Clasa:

Grupa: Elevi componenţi:

Fişă de lucru

Deducerea ecuaţiei primului principiu al termodinamicii

Problemă Un recipient izolat adiabatic este împărţit în două

compartimente printr-un perete diaterm fix. În cele două

compartimente se află câte o cantitate de gaz ideal. Gazul A este

separat de mediul exterior printr-un piston mobil din material

adiabatic (vezi figura). Se acţionează asupra pistonului pentru

modificarea volumului gazului A.

Care este ecuaţia ce exprimă variaţia energiei interne a

gazului A în funcţie de lucrul mecanic şi căldura schimbate de

acest gaz?

Rezolvare

Asupra gazului A acţionează mediul extern cu forţa , deci lucrul mecanic efectuat

de acest gaz LA este negativ. Gazul A, deoarece primeşte energie mecanică din exterior,

cedează energie termică prin peretele diaterm gazului B. Gazul A cedează căldura QA, iar

gazul B acceptă căldura QB. Deoarece întregul sistem este izolat adiabatic, nu există pierderi

de căldură în exterior. Astfel, căldura cedată de gazul A este numeric egală cu căldura

acceptată de gazul B. doar semnele lor diferă.

...QQB (1)

Gazul B efectuează o transformare izotermă, iar întregul gaz A + B efectuează o

transformare adiabatică. Se aplică principiul I al termodinamicii pentru cele două sisteme.

Pentru A + B→ BABA LU (2)

Pentru B → BB QU (3)

A

B

LA<0

QA<0

QB>0

Însă, variaţia energiei întregului sistem este suma variaţiei energiei fiecărui sistem,

iar lucrul mecanic total este doar cel efectuat de gazul A.

...... UUU BA (4)

ABA LL (5)

În ecuaţia (4), se înlocuieşte variaţia energiei sistemului A + B utilizând ecuaţia (2):

BABA UU...... (6)

În ecuaţia (6), se înlocuieşte variaţia energiei gazului B utilizând ecuaţia (3)

......ABA UL (7)

În ecuaţia (7), se înlocuiesc lucrul mecanic efectuat de sistemul A + B şi căldura

absorbită de gazul B utilizând ecuaţiile (5) şi respectiv (1)

...... QUL A (8)

Pentru a exprima clar cerinţa problemei , se rearanjează termenii ecuaţiei (8) şi se

obţine

AAAU ...... (9)