ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम
ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून को ऊर्जा संरक्षण कानून के रूप में भी जाना जाता है। यह बताता है कि ऊर्जा को नष्ट या निर्मित नहीं किया जा सकता है; यह ब्रह्मांड में संरक्षित है और कहीं न कहीं खत्म होना चाहिए, भले ही यह रूप बदल जाए। इसमें सिस्टम कार्य, गर्मी और ऊर्जा का अध्ययन शामिल है। ऊष्मा इंजन अक्सर ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून की चर्चा का संकेत देते हैं; हालाँकि, इसे प्रकृति के सबसे मौलिक कानूनों में से एक माना जाता है।
एक बार जब लोग ऊष्मप्रवैगिकी के पहले कानून के अध्ययन में तल्लीन हो जाते हैं, तो वे तुरंत कानून से जुड़े समीकरण का विश्लेषण और गणना शुरू कर देते हैं: lawU = Q - W। इस समीकरण का मतलब है कि सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन गर्मी के बराबर है सिस्टम द्वारा किए गए कार्य से सिस्टम को कम जोड़ा गया। विकल्प में, कभी-कभी समीकरण =U = Q + W का उपयोग किया जाता है। अंतर केवल इतना है कि सिस्टम द्वारा किए गए कार्य के बजाय सिस्टम पर किए गए कार्य की गणना करता है। दूसरे शब्दों में, काम सकारात्मक है जब सिस्टम अपने आस-पास के सिस्टम पर काम करता है और जब सिस्टम सिस्टम पर काम करता है तो नकारात्मक।
भौतिकी का अध्ययन करते समय, एक सामान्य उदाहरण है जिसमें एक बंद प्रणाली में गैस में गर्मी जोड़ना शामिल है। उदाहरण उस गैस का विस्तार करके जारी है ताकि वह काम करे। इसे आंतरिक दहन इंजन में गैसों पर दबाव डालने या दबाव डालने वाले पिस्टन के रूप में देखा जा सकता है। इस प्रकार, सिस्टम द्वारा काम किया जाता है। विकल्प में, रासायनिक प्रक्रियाओं और प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करते समय, उन परिस्थितियों का अध्ययन करना विशिष्ट होता है जहां सिस्टम पर काम किया जाता है।
थर्मोडायनामिक्स के पहले कानून की गणना के लिए मानक इकाई जूल (जे) है; हालांकि, कानून का अध्ययन करने वाले कई लोग कैलोरी या ब्रिटिश थर्मल यूनिट (बीटीयू) के संदर्भ में अपनी गणना भी करते हैं। कभी-कभी वास्तविक संख्याओं के साथ संरक्षण की गणना करना सहायक होता है, ऐसा करने से लोगों को यह देखने की अनुमति मिलती है कि कानून कैसे काम करता है। यदि कोई मोटर अपने चारों ओर 4,000 J काम करती है, तो आंतरिक ऊर्जा 4,000 J कम हो जाती है। यदि वह काम करते समय 5,000 J ताप छोड़ती है, तो आंतरिक ऊर्जा अतिरिक्त 5,000 J कम हो जाती है। परिणामस्वरूप, आंतरिक सिस्टम की ऊर्जा कुल -9,000 जे तक घट जाती है।
एक वैकल्पिक संगणना में, यदि कोई प्रणाली अपने परिवेश में 4,000 J कार्य करती है और फिर अपने परिवेश से 5,000 J ताप अवशोषित करती है, तो परिणाम भिन्न होता है। उस स्थिति में, 5,000 J ऊर्जा जा रही है और 4,000 J ऊर्जा बाहर जा रही है। इस प्रकार, सिस्टम की कुल आंतरिक ऊर्जा 1,000 जे है।
अंत में, नकारात्मक कार्य या सिस्टम द्वारा परिवेश पर किए गए काम को थर्मोडायनामिक्स के पहले कानून के साथ-साथ गणनाओं के माध्यम से भी उदाहरण के लिए अनुकरणीय बनाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि सिस्टम 4,000 J को अवशोषित करता है, क्योंकि परिवेश एक साथ 5,000 J करता है या सिस्टम पर काम करता है, तो एक और परिणाम दिखाई देगा। चूंकि सभी ऊर्जाएं सिस्टम में बह रही हैं, कुल आंतरिक ऊर्जा 9,000 जे तक बढ़ जाती है।
