قانون اول ترمودینامیک که به عنوان قانون بقای کار و انرژی نیز شناخته می شود، می گوید که حالت تعادل ماکروسکوپی یک سیستم با کمیتی به نام انرژی درونی (U) بیان می شود. انرژی درونی دارای خاصیتی است که برای یک سیستم منزوی (ایزوله) داریم:
ترمودینامیک
قانون صفرم ترمودینامیک
قانون دوم ترمودینامیک
قانون سوم ترمودینامیک
نیکولا سعدی کارنو
بنویت پال امیل کلاپیرون
کلوین
رودلف کلاوزیوس
اگر به سیستم اجازهٔ برهم کنش با محیط داده شود، سیستم از حالت ماکروسکوپی اولیهٔ خود به حالت ماکروسکوپی دیگری منتقل می شود که تغییر انرژی درونی را برای این تحول (فرایند) می توان به شکل زیر نشان داد:
که در این فرمول W، کار ماکروسکوپی انجام شده توسط سیستم در برابر نیروی خارجی و Q مقدار گرمای جذب شده توسط سیستم در طی این فرایند است.بهتر است به صورتQ=U+Wبرای محاسبات استفاده شود و برای علامت گذاری،گرمای ورودی به سیستم و کار خروجی از سیستم را مثبت و در غیر اینصورت منفی لحاظ کنیم.
چون در شیمی و فیزیک سیستم مورد توجه است، گرما و کاری که به سیستم داده می شود مورد نظر ماست و انرژی درونی را Q+W در نظر می گیریم. (سیستم را بسته، در حالت سکون و در غیاب میدان ها در نظر می گیریم)
ترمودینامیک
قانون صفرم ترمودینامیک
قانون دوم ترمودینامیک
قانون سوم ترمودینامیک
نیکولا سعدی کارنو
بنویت پال امیل کلاپیرون
کلوین
رودلف کلاوزیوس
اگر به سیستم اجازهٔ برهم کنش با محیط داده شود، سیستم از حالت ماکروسکوپی اولیهٔ خود به حالت ماکروسکوپی دیگری منتقل می شود که تغییر انرژی درونی را برای این تحول (فرایند) می توان به شکل زیر نشان داد:
که در این فرمول W، کار ماکروسکوپی انجام شده توسط سیستم در برابر نیروی خارجی و Q مقدار گرمای جذب شده توسط سیستم در طی این فرایند است.بهتر است به صورتQ=U+Wبرای محاسبات استفاده شود و برای علامت گذاری،گرمای ورودی به سیستم و کار خروجی از سیستم را مثبت و در غیر اینصورت منفی لحاظ کنیم.
چون در شیمی و فیزیک سیستم مورد توجه است، گرما و کاری که به سیستم داده می شود مورد نظر ماست و انرژی درونی را Q+W در نظر می گیریم. (سیستم را بسته، در حالت سکون و در غیاب میدان ها در نظر می گیریم)
wiki: قانون اول ترمودینامیک (مکانیک سیالات). در مکانیک سیالات قوانین ترمودینامیک (با استفاده از معادلات مکانیک سیالات) بازنویسی شده اند و به صورت زیر بیان می شوند
E t = ρ ( e + v 2 2 − g ⋅ r ) {\displaystyle E_{t}=\rho (e+{\frac {v^{2}}{2}}-\mathbf {g\cdot r} )}
∇ ⋅ ( σ ⋅ v ) = v ⋅ ∇ ⋅ σ + σ : ∇ v {\displaystyle \nabla \cdot (\sigma \cdot {\bf {v)=\mathbf {v\cdot \nabla \cdot \sigma +\sigma :\nabla v} }}}
∇ ⋅ σ = D J D t − f {\displaystyle \nabla \cdot \sigma ={\frac {D{\mathbf {J} }}{Dt}}-\mathbf {f} }
σ : ∇ v = Φ − p ∇ ⋅ v {\displaystyle \sigma :\nabla {\bf {v}}=\Phi -p\nabla \cdot {\bf {v}}}
− p ∇ ⋅ v = D p D t − ρ D D t ( p ρ ) {\displaystyle -p\nabla \cdot {\bf {v}}={\frac {Dp}{Dt}}-\rho {\frac {D}{Dt}}({\frac {p}{\rho }})}
نحوه نمایش قانون اول ترمودینامیک در مکانیک سیالات به صورت زیر است:
D E t D t = ∇ ⋅ ( σ ⋅ v ) − ∇ ⋅ q {\displaystyle {\frac {DE_{t}}{Dt}}=\nabla \cdot ({\bf {\sigma \cdot v}})-\nabla \cdot {\bf {q}}}
با استفاده از روابط مکانیک سیالات (که در زیر به صورت فهرست وار قید شده است) می توان معادله بالا را به شیوه دیگری نیز بازنویسی کرد،شیوه دیگر نمایش بر اساس آنتالپی ویژه:
E t = ρ ( e + v 2 2 − g ⋅ r ) {\displaystyle E_{t}=\rho (e+{\frac {v^{2}}{2}}-\mathbf {g\cdot r} )}
∇ ⋅ ( σ ⋅ v ) = v ⋅ ∇ ⋅ σ + σ : ∇ v {\displaystyle \nabla \cdot (\sigma \cdot {\bf {v)=\mathbf {v\cdot \nabla \cdot \sigma +\sigma :\nabla v} }}}
∇ ⋅ σ = D J D t − f {\displaystyle \nabla \cdot \sigma ={\frac {D{\mathbf {J} }}{Dt}}-\mathbf {f} }
σ : ∇ v = Φ − p ∇ ⋅ v {\displaystyle \sigma :\nabla {\bf {v}}=\Phi -p\nabla \cdot {\bf {v}}}
− p ∇ ⋅ v = D p D t − ρ D D t ( p ρ ) {\displaystyle -p\nabla \cdot {\bf {v}}={\frac {Dp}{Dt}}-\rho {\frac {D}{Dt}}({\frac {p}{\rho }})}
نحوه نمایش قانون اول ترمودینامیک در مکانیک سیالات به صورت زیر است:
D E t D t = ∇ ⋅ ( σ ⋅ v ) − ∇ ⋅ q {\displaystyle {\frac {DE_{t}}{Dt}}=\nabla \cdot ({\bf {\sigma \cdot v}})-\nabla \cdot {\bf {q}}}
با استفاده از روابط مکانیک سیالات (که در زیر به صورت فهرست وار قید شده است) می توان معادله بالا را به شیوه دیگری نیز بازنویسی کرد،شیوه دیگر نمایش بر اساس آنتالپی ویژه: