13-11-2026 - Technical Physics - The First Law of Thermodynamics [EN]-[IT]
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ENGLISH
13-11-2026 - Technical Physics - The First Law of Thermodynamics [EN]-[IT]
With this post, I would like to provide a brief overview of the topic mentioned above.
(Lesson/article code: MS_XX)
Image created using artificial intelligence; the software used is ChatGPT.
Introduction to Thermodynamics
Thermodynamics can be defined as the branch of physics that studies energy.
It seeks to understand how energy is transformed, how it is transferred, and which transformations are possible.
In technical terms, thermodynamics can be defined as the macroscopic study of changes in a system resulting from the transfer of energy in the form of heat and work.
Main Formula
Now, let us consider a closed system. Neglecting changes in kinetic and potential energy, we have the following:
Where:
ΔU = change in the system's internal energy (J)
Q = heat received by the system (J)
L = work performed by the system on its surroundings (J)
Exercise
Imagine a cylinder containing gas, sealed by a movable piston.
During the heating phase, the gas receives 500 J of heat from an external source and expands, performing 200 J of work. Now, our goal is to determine how much the internal energy of the gas changes.
Let’s gather the data:
Heat received = Q = +500 J
Work performed = W = +200 J
Referring back to the formula for the change in internal energy, we get the following:
Result
The result is that the internal energy of the gas has increased by 300 J.
In specific terms, this means the gas receives 500 J of heat. Of this amount, 200 J is transferred to the surroundings as work, while 300 J contributes to an increase in the gas's internal energy.
The Fundamental Concept
We can now arrive at the core concept: understanding what the first law of thermodynamics tells us.
This law states that the heat received by a system is not necessarily converted entirely into work; instead, a portion of it can contribute to increasing the system's own internal energy.
The First Law of Thermodynamics
Let’s look at exactly what the first law of thermodynamics states.
The first law asserts that:
Energy cannot be created or destroyed; it can only be transferred or transformed from one form to another.
Conclusions
The first law of thermodynamics is a fundamental principle of technical physics, applicable to any system involving the exchange or transformation of energy. It is relevant across various fields, including internal combustion engines, thermoelectric power plants, refrigerators, heat pumps, and industrial systems. Historical background and questions
The first law of thermodynamics was developed during the 19th century, primarily through studies on the relationship between heat, work, and energy. Among the first to work on these concepts were Julius Robert von Mayer, James Prescott Joule, and Rudolf Clausius.
Did you know that it was Joule who, around 1850, first experimentally demonstrated the equivalence between work and heat?
ITALIAN
13-11-2026 - Fisica tecnica - Il primo principio della termodinamica [EN]-[IT]
Con questo post vorrei dare una breve istruzione a riguardo dell’argomento citato in oggetto
(codice lezione/articolo: MS_XX)
immagine creata con l’intelligenza artificiale, il software usato è ChatGPT
Introduzione alla termodinamica
Possiamo definire la termodinamica come quel ramo della fisica che studia l'energia.
La termodinamica cerca di capire come si trasforma l'energia, come si trasferisce l'energia e quali trasformazioni sono possibili.
In maniera tecnica la termodinamica può essere definita come lo studio macroscopico delle modificazioni di un sistema dovute al trasferimento di energia sotto forma di calore e lavoro.
Formula principale
Ora immaginiamo di avere un sistema chiuso, trascurando le variazioni di energia cinetica e potenziale, avremoquanto segue:
Dove:
ΔU=variazione dell'energia interna del sistema (J)
Q = calore ricevuto dal sistema (J)
L = lavoro compiuto dal sistema sull'ambiente (J)
Esercizio
Pensiamo di avere un cilindro contenente gas, chiuso da un pistone mobile.
Durante la fase di riscaldamento il gas riceve 500 J di calore dall'esterno e si espande compiendo 200 J di lavoro.
Ora quello che vogliamo è cercare di capire quanto varia la l'energia interna del gas.
Raccogliamo i dati:
Calore ricevuto = Q = +500 J
Lavoro compiuto = L = +200 J
Se andiamo a riprendere la formula della variazione dell'energia interna avremo quanto segue:
Risultato
Il risultato che abbiamo è che l'energia interna del gas è aumentata di 300 J.
Questo significa nel dettaglio che il gas riceve 500 J di calore. Di questi, 200 J vengono trasferiti all'esterno come lavoro e 300 J determinano un aumento dell'energia interna.
Il concetto fondamentale
Ora possiamo arrivare al concetto fondamentale, cioè a capire cosa ci dice il primo principio della termodinamica.
Questo principio ci dice che il calore ricevuto da un sistema non si trasforma necessariamente tutto in lavoro, ma una parte può contribuire ad aumentare la sua stessa energia interna.
Il primo principio della termodinamica
Ora arriviamo a quello che esattamente dice il primo principio della termodinamica.
Il primo principio afferma che:
L'energia non si crea e non si distrugge, ma può essere trasferita e trasformata da una forma all'altra.
Conclusioni
Il primo principio della termodinamica è una delle leggi fondamentali della fisica tecnica e trova applicazione in tutti i sistemi nei quali avvengono scambi o trasformazioni di energia. Si applica in diversi ambiti: nei motori a combustione interna, nelle centrali termoelettriche, nei frigoriferi, nelle pompe di calore e negli impianti industriali.
Cenni storici e domande
Il primo principio della termodinamica si sviluppò durante il XIX secolo, soprattutto grazie agli studi sul rapporto tra calore, lavoro ed energia. I primi che lavorarono a questi concetti furono Julius Robert von Mayer, James Prescott Joule e Rudolf Clausius.
Sapevate che il primo a dimostrare sperimentalmente l'equivalenza tra lavoro e calore fu Joule intorno al 1850?
THE END