Änderung der inneren Energie: ΔU = Q − W, gratis
Wenden Sie den ersten Hauptsatz in einem Schritt an: 500 J aufgenommene Wärme bei 200 J geleisteter Expansionsarbeit ergeben eine Änderung der inneren Energie von 300 J, samt Hinweis, was das Vorzeichen bedeutet. Kostenlos in Ihrem Browser.
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Rechenbeispiel
- Wärme
- 500
- Arbeit
- 200
- Q
- 500
- Q
- 500
- Zugeführte Wärme
- 500
- W
- 200
Ein Rechner für die Änderung der inneren Energie wendet den ersten Hauptsatz der Thermodynamik auf zwei Energieübertragungen an, die Sie bereits kennen: die einem geschlossenen System zugeführte Wärme und die Arbeit, die dieses System an der Umgebung leistet. Geben Sie Q und W in jeder konsistenten Energieeinheit ein—Joule, Kilojoule oder Kalorien—und das Werkzeug liefert ΔU gleich Q minus W, gespiegelte Feldnamen für delta U, eine Formelzeichenkette, eine kurze Interpretation des Vorzeichens von ΔU und die schrittweise Substitution, die Sie in Laborhefte, Hausaufgaben oder automatisierte Tests einfügen können.
Was der erste Hauptsatz über ΔU, Wärme und Arbeit sagt
Für ein geschlossenes thermodynamisches System besagt der erste Hauptsatz, dass die Änderung der inneren Energie der dem System zugeführten Wärme minus der vom System geleisteten Arbeit entspricht, wenn die gängige chemische Konvention für Arbeit verwendet wird. In Symbolen ist delta U gleich Q minus W. Die innere Energie U ist eine Zustandsfunktion: für ΔU zählen nur Anfangs- und Endzustand, während Q und W vom Weg abhängen.
Wärme ist positiv, wenn Energie als Wärme ins System eintritt, und negativ, wenn Wärme austritt. Arbeit ist positiv, wenn das System expandiert oder sonst Arbeit an der Umgebung leistet, und negativ, wenn die Umgebung Nettoarbeit am System leistet, etwa bei Kompression. Q minus W bilanzieren die als Arbeit abgehende Energie.
Lehrkräfte und automatische Bewerter achten ebenso auf Vorzeichenkonventionen wie auf Arithmetik: ein Studierender, der W als Arbeit am System behandelt, muss das Vorzeichen von W vor Nutzung dieses Werkzeugs umkehren, weil die veröffentlichte Formel stets ΔU gleich Q minus W_by ist. Typische Unterrichtszahlen sind fünfhundert Joule Wärmeaufnahme bei zweihundert Joule Expansionsarbeit, was ΔU gleich dreihundert Joule liefert, oder Wärmeabgabe bei Kompression, was je nach Beträgen positives oder negatives ΔU ergeben kann.
Der Prüfpfad rechnet Q minus W mit derselben festen Rundung wie die veröffentlichten Felder nach, sodass eine erfolgreiche Antwort stets Schritte mitliefert, die Sie in Tests, Arbeitsblättern oder Thermodynamik-Berichten zum ersten Hauptsatz asserieren können.
Anwendungsfälle
Hausaufgabenkontrolle ΔU = Q − W
Studierende geben zugeführte Wärme und Systemarbeit aus Lehrbuchaufgaben ein und vergleichen ΔU und Vorzeichen mit einem deterministischen Ergebnis vor der Abgabe.
Energiebilanz im Laborheft
Wandeln Sie gemessene oder geschätzte Q und Expansionsarbeit in die Änderung der inneren Energie für Chemie- oder Physik-Laborschreiben um.
Unit-Tests für Thermodynamik-Solver
Erzeugen Sie bekannte positive, negative und null ΔU-Fälle plus absichtliche nichtnumerische Ablehnungen für Erwartungswerte in Chemie-Tools.
Häufige Fragen
Welche Formel nutzt dieser Rechner der inneren Energie?
Den ersten Hauptsatz mit der Chemie-Konvention ΔU = Q − W, wobei Q die dem System zugeführte Wärme und W die vom System geleistete Arbeit ist.
Was, wenn mein Lehrbuch W als Arbeit am System definiert?
Diese Konvention nutzt ΔU = Q + W_on. Negieren Sie Ihren Arbeitswert vor dem Aufruf, oder nutzen Sie ΔU = Q + W mit W_on offline.
Welche Einheiten soll ich für Q und W verwenden?
Jede konsistente Energieeinheit (J, kJ, cal, …). Das Werkzeug rechnet Einheiten nicht um; ΔU wird in derselben Einheit wie Ihre Eingaben geliefert.
Was bedeutet ein negatives ΔU?
Die innere Energie des Systems hat abgenommen: Es ist mehr Energie als Arbeit oder Wärme abgeflossen, als hereinkam. Ein positives ΔU zeigt einen Nettozufluss, und null bedeutet, dass sich beide Übertragungen ausgleichen.
Spielt der Weg zwischen Anfangs- und Endzustand eine Rolle?
Für ΔU nicht, denn die innere Energie ist eine Zustandsgröße: Es zählen nur Anfangs- und Endzustand. Wärme und Arbeit hängen dagegen vom Weg ab, deshalb brauchen Sie beide Werte für denselben Prozess.
Verwandte Tools
Für Entwickler — API-Zugang
Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.
Endpunkt
Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.
Aufruf aus Ihrem Stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/chem/internal-energy-change \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"heat":500,"work":200}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/chem/internal-energy-change", {
method: "POST",
headers: {
"Authorization": `Bearer ${process.env.KIT_KEY}`,
"Content-Type": "application/json"
},
body: JSON.stringify({
"heat": 500,
"work": 200
})
});
const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/chem/internal-energy-change",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"heat": 500,
"work": 200
},
)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/chem/internal-energy-change", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"heat":500,"work":200}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"heat":500,"work":200}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/chem/internal-energy-change", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Beispiel-Anfrage
{
"heat": 500,
"work": 200
}Beispiel-Antwort
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "chem.internal_energy_change",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.
Preis
Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.
Limits
max_abs | 1000000000000 |
Fehler
| HTTP | Code | Bedeutung |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Der API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer). |
402 | insufficient_balance | Ihr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht. |
404 | unknown_type | Unbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog. |
429 | rate_limited | Zu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt. |
Technische Hinweise
Nichtnumerische Eingaben werden mit einem klaren invalid_input-Fehler abgelehnt, damit ein fehlender Wert, ein Einheitenlabel oder ein Tippfehler nie zu NaN in einem Bericht wird.
So rufen Sie die API auf und was zurückkommt
Beide Felder müssen endliche Zahlen sein; leere Zeichenketten, reine Textlabels, Objekte und nichtnumerische Token werden abgelehnt. Senden Sie einen JSON-Body mit zwei erforderlichen endlichen Zahlen: heat (Aliase q, Q, heat_added, heat_transfer und heat_in) und work (Aliase w, W, work_done, work_by_system und work_out). Absolute Werte müssen innerhalb der veröffentlichten Grenze von einer Billion bleiben, damit die Differenz in IEEE-Doppelpräzision auf dem Worker und im Browser endlich bleibt. Bei Erfolg liefert die Antwort gerundetes heat und work, spiegelt sie als q, Q, heat_added, w, W, work_done und work_by_system, setzt internal_energy_change, delta_u, delta_U, dU und Delta_U auf dasselbe gerundete Ergebnis, formula auf die Zeichenkette ΔU gleich Q minus W, equation auf eine ausgefüllte Substitutionszeichenkette, interpretation auf eine kurze Notiz, ob die innere Energie gestiegen, gesunken oder gleich geblieben ist, message auf eine Zusammenfassungszeile und steps auf ein geordnetes Array von Rechenzeilen. Fehlgeschlagene Validierung—fehlende Felder, nichtendliche Zahlen, nichtnumerische Zeichenketten, Werte außerhalb absoluter Grenzen oder eine nichtendliche Differenz—liefert invalid_input und wird nie berechnet. Der Preis ist ein pauschales $0.002 pro erfolgreicher Anfrage mit Einheitsitem und null marginalem Stückpreis.
Praktische Tipps, Grenzen und thermochemische Suchen
Halten Sie Energieeinheiten mit Ihrem Bericht konsistent: stehen Q und W beide in Kilojoule, ist ΔU in Kilojoule; Mischen von Joule und Kilojoule ohne Umrechnung skaliert die Antwort still falsch, weil dieses Werkzeug keine Einheiten umrechnet. Senden Sie bevorzugt Zahlen statt vorformatierter Zeichenketten, wenn Sie den Client steuern; Zahlenzeichenketten werden nur bei strengem endlichem Zahlenmuster akzeptiert. Bevorzugen Sie diese Fähigkeit, wenn Sie Q und W bereits unter der Arbeit-durch-das-System-Konvention haben und nur ΔU brauchen; definiert Ihr Lehrbuch W als Arbeit am System, negieren Sie W zuerst oder ordnen Sie offline um. Beim Chemie- oder Physikunterricht paaren Sie Beispiele: Q gleich fünfhundert und W gleich zweihundert liefert ΔU gleich dreihundert mit positiver Interpretation; Q gleich minus hundert und W gleich fünfzig liefert ΔU gleich minus hundertfünfzig; gleiche Wärme und Arbeit ergeben ΔU gleich null; und senden Sie absichtlich eine nichtnumerische heat- oder work-Zeichenkette, um den harten invalid_input-Pfad zu zeigen, der vor Müll-Eingaben schützt. Diese Seite richtet sich an Personen, die einen Rechner für die Änderung der inneren Energie, den ersten Hauptsatz ΔU gleich Q minus W, Hilfe zu Wärme- und Arbeitshausaufgaben oder delta U online suchen; sie ist kein vollständiges Kreisprozess-Wirkungsgrad-Werkzeug, kein Ideal-Gas-Prozessintegrator aus P-V-Pfaden und kein Kalorimeter-Temperatur-Löser, der Q aus Masse und spezifischer Wärme baut. Fehlgeschlagene Aufgaben mit invalid_input verbrauchen kein Prepaid-Guthaben, sodass explorative Skripte günstig bleiben, wenn Lernende absichtlich schlechte Token senden. Round-Trip-Prüfungen sind einfach: rechnen Sie Q minus W von Hand nach und bestätigen Sie Gleichheit mit dem veröffentlichten internal_energy_change innerhalb derselben Zwölf-Dezimal-Rundung, und bestätigen Sie, dass ΔU plus W die ursprüngliche Wärme innerhalb dieser Rundung für die Laborbericht-Prüfung zurückgewinnt.
Technische Fragen
Was passiert bei nichtnumerischer Eingabe?
Fehlende Felder, leere Zeichenketten, reiner Text oder andere nichtendliche Werte liefern invalid_input und werden nie berechnet.
Ist der Rechner der inneren Energie kostenlos?
Das Browser-Werkzeug ist kostenlos und läuft lokal. API-Aufrufe nutzen Prepaid-KIT-Guthaben zu $0.002 pro erfolgreicher Anfrage; fehlgeschlagene Aufgaben werden nie berechnet.