Física: transformar la energía entre las formas mecánicas y térmicas
Termodinámica es el estudio de cómo la energía térmica (energía térmica) y la energía mecánica están relacionados. Es un tema importante en la física, así como en la ingeniería. Los ingenieros deben emplean principios termodinámicos cuando el calor está involucrado. Esto incluye el diseño de refrigeradores, aparatos de aire acondicionado, automóviles, motores a reacción, e incluso computadoras.
Una de las ideas más importantes dentro de este tema es la primera ley de la termodinámica, que es una reafirmación de la ley de conservación de la energía, con énfasis en la idea de que la energía mecánica y energía térmica puede, en efecto, ser transformados en uno al otro. Afirma que el cambio en la energía de un gas es igual a la cantidad que el gas se calienta más la cantidad de trabajo que se realiza en ese gas.
Eso es un bocado, por lo que la primera ley de la termodinámica generalmente se expresa como una ecuación:
# 8710-U = Q + W
En esta ecuación, # 8710-U es el cambio en energía interna del gas (no incluyendo, por ejemplo, la energía debido al movimiento de la caja que contiene el gas) y para una gas ideal es proporcional al cambio en la temperatura del gas. Q es la cantidad que el gas se calienta, y W es la cantidad de trabajo realizado sobre el gas. Si el gas se calienta sus alrededores (en lugar de los alrededores de calefacción del gas), entonces Q es negativo. Del mismo modo, si el gas funciona en su entorno, a continuación, W es negativo.
He aquí un ejemplo conceptual: Imagine un globo lleno de helio. ¿Qué sucede con la temperatura del globo si se aprieta? Cuando se aprieta un globo, se aplican fuerzas a la superficie de ese globo a través de una distancia. En otras palabras, usted trabaja en el globo. A partir de la primera ley de la termodinámica, esto significa que se aumenta la energía interna, y por lo tanto la temperatura, dentro del globo. La temperatura del globo luego disminuye de nuevo cuando el globo se calienta su entorno (resultado de la segundo ley de la termodinámica).
Este ejemplo puede parecer trivial, pero si usted lo entiende, usted está bien en su camino a la comprensión de la primera ley de la termodinámica, así como la termodinámica en general. Además, este ejemplo es similar a lo que se encuentra en la tecnología cotidiana. Ambos refrigeradores y unidades de aire acondicionado contienen compresores que actúan tanto como el globo descrito.
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