Springen naar inhoud

Eerste wet van de thermodynamica


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Arie Bombarie

    Arie Bombarie


  • >250 berichten
  • 682 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 00:05

Goede dag,

De eerste wet van de thermodynamica bij een gesloten systeem is:
Q = ΔU + W

Stel je de volgende situatie voor:
Geplaatste afbeelding

Volgens de eerste wet van de thermodynamica geldt nu, dat de hoeveelheid toegevoerde warmte gelijk is, aan de toename van de inwendige energie.

Maar volgens de formule van Boyle - Gay Lussac:
(p V) / T = n R T
Zal ook de druk toenemen, omdat de temperatuur toeneemt en het volume constant is, duidelijk...

Alleen, dat zou volgens mij dan ook moeten betekenen dat het volume energie (p maal V) toeneemt.
Maar uit de eerste wet van de thermodynamica blijkt dat dit echter niet...

Echter in de wet van behoud van energie, staat Q + p1V1 + ... + ... = ΔU + W + p2V2 + ... + ...

Dus waarom is de eerste wet van de thermodynamica dan niet als volgt:
Q = ΔU + W + ΔpV

Alvast bedankt!
Help WSF met het vouwen van eiwitten en zo ziekten als kanker en dergelijke te bestrijden in de vrije tijd van je chip:
http://www.wetenscha...showtopic=59270

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

cuinhel

    cuinhel


  • >25 berichten
  • 26 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 09:51

srry ik zie het al domme vraag (dit bedoel ik op men eigen vraag daarom heb ik men post bewerkt, srry als je dit verkeerd begreep :D)



Maar uw volume verandering zit al in W dus dan zou het alleen + delta p moeten zijn als het iets zou zijn... maar ik ben nu even aan het denken waar die in zit

Veranderd door cuinhel, 30 december 2007 - 09:59


#3

cuinhel

    cuinhel


  • >25 berichten
  • 26 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 10:24

U is toch de inwendige energie? is dit niet gelijk aan de kinetische energie plus de potentiele energie?
Als p stijgt gaat dan een van deze niet ook stijgen?

#4

Ruben01

    Ruben01


  • >1k berichten
  • 2902 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 10:50

De eerste wet van de thermodynamica bij een gesloten systeem is:
Q = ΔU + W

Volgens de eerste wet van de thermodynamica geldt nu, dat de hoeveelheid toegevoerde warmte gelijk is, aan de toename van de inwendige energie + de geleverde arbeid !!.

Maar volgens de formule van Boyle - Gay Lussac:
(p V) / T = n R T
Zal ook de druk toenemen, omdat de temperatuur toeneemt en het volume constant is, duidelijk...
Omdat het volume constant blijft wil dit zeggen dat er GEEN arbeid W geleverd word, enkel de inwendige energie van het systeem gaat veranderen (ΔU)


Wanneer je in een gesloten systeem zit met een veranderlijke samenstelling dan krijg je de eerste hoofdwet in diffrentiaalvorm: zie wikipedia
BOINC mee met het WSF-team: <a href="http://www.wetenscha...howtopic=60653" target="_blank">http://www.wetenscha...topic=60653</a>

#5

Arie Bombarie

    Arie Bombarie


  • >250 berichten
  • 682 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 12:57

U is toch de inwendige energie? is dit niet gelijk aan de kinetische energie plus de potentiele energie?
Als p stijgt gaat dan een van deze niet ook stijgen?

De inwendige energie bestaat uit de Ekin, de Epot en de intramoleculaire van de moleculen zelf...

Oftewel:

Het is energie in de vorm van:
a. Kinetische energie van de moleculen
b. Potentiele energie van de moleculen, die zijn oorzaak vindt in de onderlinge aantrekkingskracht van de moleculen.
c. Intramoleculaire energie. Dit is energie die in de moleculen zelf zit.

Wanneer je het over een ideaal gas hebt, vallen b en c weg en hou je dus de kinetische energie van de moleculen over.
Dat betekent dan dus ook wanneer je een ideaal gas isochoor verwarmt, de kinetische energie van de moleculen toeneemt en daarmee ook de inwendige energie.


Volgens de eerste wet van de thermodynamica geldt nu, dat de hoeveelheid toegevoerde warmte gelijk is, aan de toename van de inwendige energie + de geleverde arbeid !!.

Ik bedoelde hiermee mijn voorbeeld, en in mijn voorbeeld wordt er naar mijn mening geen arbeid geleverd oftewel, hier zou volgens de eerste wet van de thermodynamica gelden dat de hoeveelheid toegevoerde warmte gelijk is aan de toename van de inwendige energie.

Maar volgens de formule van Boyle - Gay Lussac:
(p V) / T = n R T
Zal ook de druk toenemen, omdat de temperatuur toeneemt en het volume constant is, duidelijk...
Omdat het volume constant blijft wil dit zeggen dat er GEEN arbeid W geleverd word, enkel de inwendige energie van het systeem gaat veranderen (ΔU)

Klopt, maar de druk gaat toch echter ook toenemen? En daarmee lijkt mij dat het volume-energie dus ook toeneemt...

Wanneer je in een gesloten systeem zit met een veranderlijke samenstelling dan krijg je de eerste hoofdwet in diffrentiaalvorm: zie wikipedia

Wat wordt er precies onder een veranderlijke samenstelling gezien?

De wet van de thermodynamica is volgens mij wel goed toepasbaar op het volgende voorbeeld:
Geplaatste afbeelding
Stel dat dit proces isotherm gebeurd.
Volgens de eerste wet van de thermodynamica is Q = ΔU + W, maar omdat T2 - T1 hier gelijk aan 0 is volgt er:
Q = W, oftewel alle toegevoerde warmte wordt hier in arbeid omgezet. Dit lijkt me volledig te kloppen, want het volume energie veranderd in dit geval niet omdat de temperatuur niet veranderd...

Alleen in mijn eerste voorbeeld is dat wel het geval, dus lijkt me dat je daar de volume energie nog bij op moet tellen...

Veranderd door Arie Bombarie, 30 december 2007 - 12:59

Help WSF met het vouwen van eiwitten en zo ziekten als kanker en dergelijke te bestrijden in de vrije tijd van je chip:
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#6

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8936 berichten
  • VIP

Geplaatst op 30 december 2007 - 14:36

W=pV, dus ΔW=pΔV + VΔp.


De uitspraak

Omdat het volume constant blijft wil dit zeggen dat er GEEN arbeid W geleverd word, enkel de inwendige energie van het systeem gaat veranderen (ΔU)


klopt dus niet.

In je eerste voorbeeld is dus

Q = ΔU + VΔp

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#7

Ruben01

    Ruben01


  • >1k berichten
  • 2902 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 14:45

W=pV, dus ΔW=pΔV + VΔp.

In je eerste voorbeeld is dus

Q = ΔU + VΔp


Inderdaad Marko, je hebt gelijk !!
BOINC mee met het WSF-team: <a href="http://www.wetenscha...howtopic=60653" target="_blank">http://www.wetenscha...topic=60653</a>

#8

Arie Bombarie

    Arie Bombarie


  • >250 berichten
  • 682 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 17:22

W=pV, dus ΔW=pΔV + VΔp.

In je eerste voorbeeld is dus

Q = ΔU + VΔp

W = pV klopt naar mijn mening niet en dus ook ΔW=pΔV + VΔp niet.
W = [int]p dV => W = p (V2-V1)

Want wanneer de druk van een gas toeneemt en het volume niet, zal het gas geen arbeid hebben verricht lijkt mij...

Veranderd door Arie Bombarie, 30 december 2007 - 17:22

Help WSF met het vouwen van eiwitten en zo ziekten als kanker en dergelijke te bestrijden in de vrije tijd van je chip:
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#9

Ruben01

    Ruben01


  • >1k berichten
  • 2902 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 17:40

W = pV klopt naar mijn mening niet en dus ook ΔW=pΔV + VΔp niet.
W = [int]p dV => W = p (V2-V1)

Want wanneer de druk van een gas toeneemt en het volume niet, zal het gas geen arbeid hebben verricht lijkt mij...

Dat had ik enkele posts hiervoor toch al verteld !!
Het bovenstaande is inderdaad correct, ik was de theorie van Marko met iets anders aan het verwarren.
BOINC mee met het WSF-team: <a href="http://www.wetenscha...howtopic=60653" target="_blank">http://www.wetenscha...topic=60653</a>

#10

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8936 berichten
  • VIP

Geplaatst op 30 december 2007 - 17:44

dW is per definitie pdV + Vdp. In die gevallen waarin p constant is kun je dat inderdaad schrijven als pdV, maar dat is geen algemeenheid.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#11

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8936 berichten
  • VIP

Geplaatst op 30 december 2007 - 18:23

Sorry, ik zit onzin te praten. Zonder volume-verandering is er inderdaad geen volume-arbeid.

In het systeem dat je eerst schetst geldt dus inderdaad Q=ΔU


Alleen begrijp ik niet goed wat je nu met die volume-energie bedoelt.

Als je warmte toevoert aan een gas zal de inwendige energie stijgen, oftewel de temperatuur (=energie per vrijheidsgraad). Dit uit zich in een toegenomen kinetische energie/snelheid van de moleculen.

Omdat de snelheid is toegenomen, neemt ook de kracht toe waarmee de deeltjes met elkaar en met de wand botsen, en dus de druk.

Dat is de samenhang tussen toegenomen temperatuur en toegenomen druk. Je volume-energie is de inwendige energie.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#12

Ruben01

    Ruben01


  • >1k berichten
  • 2902 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 18:37

dW is per definitie pdV + Vdp. In die gevallen waarin p constant is kun je dat inderdaad schrijven als pdV, maar dat is geen algemeenheid.

Heb je hier ergens eenbon voor ? Ik kan daar nergens iets van terugvinden ?
De formule die ik kan LaTeX is dus een vereenvoudigde versie volgens jou ?


Sorry, ik zit onzin te praten. Zonder volume-verandering is er inderdaad geen volume-arbeid.

In het systeem dat je eerst schetst geldt dus inderdaad Q=ΔU


Alleen begrijp ik niet goed wat je nu met die volume-energie bedoelt.

Als je warmte toevoert aan een gas zal de inwendige energie stijgen, oftewel de temperatuur (=energie per vrijheidsgraad). Dit uit zich in een toegenomen kinetische energie/snelheid van de moleculen.

Omdat de snelheid is toegenomen, neemt ook de kracht toe waarmee de deeltjes met elkaar en met de wand botsen, en dus de druk.

Dat is de samenhang tussen toegenomen temperatuur en toegenomen druk. Je volume-energie is de inwendige energie.


Deze verklaring klopt denk ik beter dan de vorige :D .
BOINC mee met het WSF-team: <a href="http://www.wetenscha...howtopic=60653" target="_blank">http://www.wetenscha...topic=60653</a>

#13

Arie Bombarie

    Arie Bombarie


  • >250 berichten
  • 682 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 19:23

Dat had ik enkele posts hiervoor toch al verteld !!
Het bovenstaande is inderdaad correct, ik was de theorie van Marko met iets anders aan het verwarren.

Klopt, alleen zover was ik in het begin ook :D.

Sorry, ik zit onzin te praten. Zonder volume-verandering is er inderdaad geen volume-arbeid.

In het systeem dat je eerst schetst geldt dus inderdaad Q=ΔU


Alleen begrijp ik niet goed wat je nu met die volume-energie bedoelt.

Als je warmte toevoert aan een gas zal de inwendige energie stijgen, oftewel de temperatuur (=energie per vrijheidsgraad). Dit uit zich in een toegenomen kinetische energie/snelheid van de moleculen.

Omdat de snelheid is toegenomen, neemt ook de kracht toe waarmee de deeltjes met elkaar en met de wand botsen, en dus de druk.

Dat is de samenhang tussen toegenomen temperatuur en toegenomen druk. Je volume-energie is de inwendige energie.

De wet van behoud van energie is volgens mij:
Q + p1V1 + ... + ... = ΔU + W + p2V2 + ... + ...
En dan op de ... komen nog dingen als potentiŽle en kinetische energie, wat betreft mijn voorbeeld niet belangrijk.
Ik snap dat de inwendige energie toeneemt, maar de term p2V2 wordt toch ook groter dan p1V1? De term pV is volgens mij volume-energie, wat dus zou betekenen dat wanneer je iets verwarmt, de inwendige energie toeneemt, de druk en daarbij ook het volume-energie...

Heeft iemand toevallig de volledige wet van behoud van energie ergens online staan (incl. de termen als inwendige energie, warmte, kinetische energie etc.)? Ik kan hem niet vinden namelijk...
Help WSF met het vouwen van eiwitten en zo ziekten als kanker en dergelijke te bestrijden in de vrije tijd van je chip:
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#14

Marko

    Marko


  • >5k berichten
  • 8936 berichten
  • VIP

Geplaatst op 30 december 2007 - 19:26

Heb je hier ergens eenbon voor ? Ik kan daar nergens iets van terugvinden ?
De formule die ik kan is dus een vereenvoudigde versie volgens jou ?


Nee, zoals ik al zei, ik zat onzin te praten.

Voor volume-arbeid geldt dW=p*dV

en @Arie

Nee, de wet van behoud van energie is niet Q + p1V1 + ... + weet ik veel wat.

Cetero censeo Senseo non esse bibendum


#15

Rov

    Rov


  • >1k berichten
  • 2242 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 30 december 2007 - 19:32

dW is per definitie pdV + Vdp. In die gevallen waarin p constant is kun je dat inderdaad schrijven als pdV, maar dat is geen algemeenheid.

Nee hoor, arbeid is geen toestandsfunctie. Thermodynamishe arbeid wordt gedefinieerd als LaTeX

Heeft iemand toevallig de volledige wet van behoud van energie ergens online staan (incl. de termen als inwendige energie, warmte, kinetische energie etc.)? Ik kan hem niet vinden namelijk...

De "thermodynamische equivalent" van behoud van energie is gewoonweg de eerste hoofdwet.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures