Frage:
Wenn der erste Hauptsatz der Thermodynamik die Energieeinsparung gewährleistet, warum können Systeme dann Energie verlieren?
Alvaro Franz
2019-08-21 03:22:18 UTC
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Ich lerne die Grundlagen der Thermodynamik.

Überall, wo ich über das erste Gesetz lese, heißt es "Energieeinsparung" und darüber, wie die Änderung der inneren Energie gleich Wärme und Arbeitsübertragung ist.

Mir ist bewusst, dass die Arbeitsübertragung je nach dem Standpunkt, den wir festlegen möchten, als positiv und negativ angesehen wird.

Das ist okay.

Aber es verwirrt mich, das Wort "Erhaltung" zu sehen.

Wenn wir einen sehr einfachen oder zumindest sehr häufigen realen Prozess durchführen, z. B. eine Plastikflasche, die vollständig mit flüssigem Wasser gefüllt ist, in einen Gefrierschrank (oder eine Umgebung, die ständig unter 273 K liegt) stellen und auf das thermische Gleichgewicht warten, die Flasche wird sich ausgedehnt haben, weil Wasser gefroren ist, sein Volumen erhöht und die Flaschengrenzen überschreitet.

In diesem Fall:

Das System (die Flasche) hat eine beliebige Wärmemenge verloren oder abgegeben und es hat auch eine Arbeitsübertragung erzeugt (um die Flasche zu erweitern).

Es spielt keine Rolle, ob wir diese Arbeit einmal als positiv oder zweimal als negativ betrachten. In beiden Fällen hat Energie das System in Form von Arbeit verlassen.

Die Gesamtmenge der internen Energie des Systems hat eindeutig decreased.

Anscheinend findet also keine "Erhaltung" statt.

Ich habe nicht vor, die Thermodynamik zu hassen, sie ist wirklich schön, ich möchte nur die Semantik verstehen.

Ich habe andere ähnliche Fragen wie diese gelesen, aber in keiner habe ich eine klare Antwort gefunden.

In Ihrem Beispiel müsste das System die Flasche UND der Gefrierschrank sein, und die Energieeinsparung würde bedeuten, dass die von der Flasche verlorene Wärme vom Gefrierschrank aufgenommen worden sein muss.Im Allgemeinen möchten Sie geschlossene Systeme in Betracht ziehen, d. H. Systeme, die nicht mit der Umgebung interagieren (wie es die allein genommene Flasche mit dem Gefrierschrank tut).
* "Energieeinsparung" und spricht darüber, wie innere Energie gleich Wärme und Arbeitsübertragung ist. * Das ist falsch.Es sollte eine * Veränderung * der inneren Energie sein.
Erinnerung: Die Antworten gehen in die Antworten, nicht in die Kommentare.Dies ist nicht auf einen Kommentar gerichtet.
@DavidConrad Danke für diese Erinnerung!Ich habe mehrere Kommentare gelöscht, die stattdessen als Antworten hätten veröffentlicht werden sollen.Wenn jemand mehr Antworten als Kommentare sieht, kennzeichnen Sie diese bitte.
Nicht wirklich mit Ihrer Frage verbunden, aber erwähnenswert.Kälte lässt die Dinge nicht expandieren.Der Grund, warum sich die Flasche ausdehnt, liegt in der Gitterstruktur, die beim Gefrieren von [Wasser] entsteht (https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Unique_Properties/Expansion_upon_Freezing).
@paqogomez, Wasser möchte [nicht zustimmen] (https://sciencing.com/water-expand-contract-heated-5185456.html) mit Ihnen :) TLDR: Zwischen den Temperaturen von 32 F (0 C) bis 40 F (4)C) flüssiges Wasser zieht sich tatsächlich mit zunehmender Temperatur zusammen.
@SeanC, Der Artikel gibt es nicht speziell an, aber es dehnt sich aus, wenn es abkühlt, weil es das Gitter erzeugt, und zieht sich zusammen, wenn die Temperatur zunimmt, wenn das Gitter zusammenbricht.Ich denke, wir sagen dasselbe, aber ich hätte ein "allgemein gesagt" hinzufügen sollen, Kälte lässt die Dinge zusammenziehen.:) :)
Fünf antworten:
Bob Jacobsen
2019-08-21 10:13:00 UTC
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"Konserviert" bedeutet nicht "ändert sich nie".Es bedeutet "dieses Zeug ist echt und der einzige Weg, den Sie weniger oder mehr haben, ist, wenn einige weggenommen oder hinzugefügt werden".Sie können dann diesen Additionen oder Subtraktionen folgen.

Da Ihre kalte Flasche weniger Energie hat, besagt das Naturschutzgesetz, dass Energie nicht verschwunden ist, sondern nur irgendwohin gegangen ist.Du kannst es finden.Sie können herausfinden, wie es dort ankam.

BioPhysicist
2019-08-21 04:38:17 UTC
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Ich bin mir nicht sicher, warum die Leute sagen, dass dies nur für geschlossene Systeme gilt. Dieses Gesetz gilt tatsächlich für alle Systeme. Das erste Gesetz ist die Energieeinsparung. Es heißt, dass die Änderung der Energie gleich der Energie ist, die in Form von Arbeit oder Wärme in sie eintritt / sie verlässt. d.h. $$ \ Delta U = W + Q $$ span> Dabei ist $ U $ span> die interne Energie, $ W $ span> die am System geleistete Arbeit und $ Q $ span> ist die Wärme, die in das System gelangt. Diese Gleichung besagt im Wesentlichen nur, dass wir verfolgen können, woher die Energie unseres Systems kommt / wohin sie geht. Es erscheint nicht plötzlich aus einem "unbekannten Nirgendwo" oder verschwindet dort. Es ist Energieeinsparung.

In Ihrem System hat die Wärme das System verlassen, und das System hat vermutlich einige Arbeiten an der Umgebung durchgeführt (obwohl dies möglicherweise vernachlässigbar ist). In jedem Fall $ Q<0 $ span> und $ W<0 $ span>, daher sollte es keine Überraschung sein, dass $ \ Delta U<0 $ span>. Die Energie hat Ihr System verlassen (und ist woanders hingegangen), sodass die innere Energie abgenommen hat. Energieeinsparung ist wahr und im ersten Gesetz hier enthalten.

In der Technik ist ein geschlossenes System ein System, bei dem keine Masse von Blättern eindringt, sondern das Wärme austauschen und mit der Umgebung arbeiten kann.Was Sie sich als geschlossenes System vorstellen, nennen wir ein "isoliertes System".
@ChetMiller Ah ok, danke.Ich habe meinen Kommentar in Klammern entfernt.In jedem Fall gilt das erste Gesetz weiterhin für alle Systeme.
Ich habe die Antwort von Bob Jacobsen akzeptiert, weil sie direkt zur Semantik führt und auf einen Schlag klar macht.Chet Millers Kommentar unter der ursprünglichen Frage tat es auch.Ich freue mich immer noch über Ihre Antwort und es hilft auch.Die Kombination von beiden sollte die letzte sein.Alles Gute und nochmals vielen Dank.
@AlvaroFranz Ich bin froh, dass ich helfen konnte
RandomAspirant
2019-08-21 23:42:16 UTC
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Hier konserviert bedeutet nicht, dass es nur für Ihr System konserviert ist (nur wenn es sich um ein isoliertes System handelt).Es ist für das gesamte Universum erhalten.Die Gesamtenergie ist konstant.Wenn Sie eine Arbeit oder Aufgabe ausführen, müssen Sie lediglich etwas Energie aus der Umgebung entnehmen und an das System weitergeben oder umgekehrt.Diese beiden Effekte gleichen sich aus oder heben sich gegenseitig auf, wenn man bedenkt, dass das gesamte Universum die Thermodynamik erzeugt. "Perfekt ausgeglichen, da alle Dinge"

sein sollten
MaxWell
2019-08-22 23:57:50 UTC
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Wenn von Energieeinsparung die Rede ist, bezieht sich dies auf die Energieerhaltung auf einem closed-System.

In Ihrem Beispiel betrachten Sie die Flasche Wasser als dieses System, aber die Energie, die Wasser und Flasche aufgrund von Kühlung, Phasenwechsel und Expansion verlieren, wird dem Kühlschrank als Wärme zugeführt.Darüber hinaus befindet sich der Kühlschrank in einem ständigen Energieaustausch mit der Umwelt.Das ist also kein geschlossenes System.

Wie einige bereits kommentiert haben, steht die Erhaltung für die Tatsache, dass sich Energie nur umwandelt und Sie finden können, wohin sie ging.

George Menoutis
2019-08-23 16:18:14 UTC
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Die Energieerhaltung besagt, dass Energie (ihre Menge, nicht ihre Form) in isolierten Systemen erhalten bleibt, dh nicht verändert wird.

Ich denke, Ihre Verwirrung beruht auf dem geringfügigen Unterschied zwischen dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik und der Energieeinsparung.Das Gesetz besagt, dass "Änderung der inneren Energie gleich Wärme und Arbeitsübertragung ist".Das Wort "Erhaltung" ist dort nicht enthalten, und Sie sollten keine Erhaltung erwarten, wenn Sie im Sinne des 1. Gesetzes denken.

Wenn Sie ein isoliertes System mit Gefrierschrank herstellen, können Sie mit einer Konservierung rechnen.Unabhängig davon, welche Wärme die Flasche verlor und welche Arbeit sie leistete, war dies die Wärme, die der Gefrierschrank gewann, und die Arbeit, die er erhielt.Die Gesamtenergie wurde eingespart.



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