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Der erste Hauptsatz ist der Energieerhaltungssatz der Thermodynamik. Er besagt, dass die Energie in einem geschlossenen System nur durch Arbeit oder Wärme verändert werden kann.
Erklärung
Energieerhaltungssatz
In den Naturwissenschaften ist der Energieerhaltungssatz eine der wichtigsten Regeln. Dieser besagt:
Energie kann weder verloren gehen, noch aus dem Nichts entstehen.
Das heißt also, dass Energie nicht einfach so entstehen kann, sondern immer umgewandelt werden muss. Diese Umwandlung erfolgt durch die Verrichtung von Arbeit.
Ein Beispiel: Durch körperliche Arbeit hebst du einen Ball hoch. Dadurch erhöht sich die Lageenergie (potentielle Energie) des Balls.
Innere Energie
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik bezieht sich auf die Energieerhaltung innerhalb eines geschlossenen Systems. Die Gesamtheit aller Energien in diesem System wird als innere Energie bezeichnet.
Die innere Energie kannst du nur über zwei Wege verändern:
- durch die Verrichtung von Arbeit am oder im System
- durch die Zufuhr oder Abfuhr von Wärme
Um die Änderung der inneren Energie eines geschlossenen Systems zu berechnen, nutzt du die folgende Formel:
\Delta \text{U} = Änderung der inneren Energie- Q = zugeführte / abgeführte Wärme
- W = verrichtete Arbeit
Beispiel
Du hast ein geschlossenes System. Diesem System führst du eine Wärmemenge Q von 2500 J zu, um es zu erwärmen. Außerdem verrichtest du eine Arbeit W von 1800 J, um das System hochzuheben.
Nun willst du berechnen, um wie viel Joule (J) sich die innere Energie verändert.
Dazu nutzt du folgende Formel:
Nun setzt du die gegebenen Werte in diese Formel ein und berechnest die Änderung der inneren Energie.
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