<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta name="aspect-ratio" content="4:3">
  <title>First Law of Thermodynamics</title>
  <style>
    * { box-sizing: border-box; margin: 0; padding: 0; }
    body {
      font-family: system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, sans-serif;
      background: transparent;
      color: #1e2945;
      display: flex;
      flex-direction: column;
      align-items: center;
      justify-content: space-between;
      min-height: 100%;
      padding: 12px 16px;
      user-select: none;
      -webkit-user-select: none;
    }

    .canvas-container {
      width: 100%;
      max-width: 480px;
      position: relative;
    }

    svg {
      width: 100%;
      height: auto;
      display: block;
      overflow: visible;
    }

    /* Interactive / animation transitions */
    .piston-group {
      transition: transform 0.6s cubic-bezier(0.2, 0.8, 0.2, 1);
    }
    .gas-body {
      transition: height 0.6s cubic-bezier(0.2, 0.8, 0.2, 1), y 0.6s cubic-bezier(0.2, 0.8, 0.2, 1), fill 0.6s ease;
    }
    .arrow-q, .arrow-w {
      transition: opacity 0.4s ease, transform 0.4s ease;
    }

    /* Formula Badge */
    .formula-card {
      display: flex;
      align-items: center;
      justify-content: center;
      gap: 8px;
      background: #ffffff;
      border: 2px solid #e2e8f0;
      border-radius: 12px;
      padding: 8px 20px;
      font-size: 20px;
      font-weight: 700;
      box-shadow: 0 2px 8px rgba(0, 0, 0, 0.05);
      margin-top: 6px;
    }

    .var-u { color: #2563eb; }
    .var-q { color: #ea580c; }
    .var-w { color: #16a34a; }
    .op { color: #64748b; font-weight: 500; }

    /* Controls */
    .btn-row {
      display: flex;
      gap: 8px;
      margin-top: 10px;
      width: 100%;
      max-width: 420px;
      justify-content: center;
    }

    .mode-btn {
      flex: 1;
      padding: 7px 10px;
      font-size: 13px;
      font-weight: 600;
      border-radius: 8px;
      border: 1px solid #cbd5e1;
      background: #f8fafc;
      color: #475569;
      cursor: pointer;
      transition: background 0.2s, color 0.2s, border-color 0.2s;
      text-align: center;
    }

    .mode-btn.active {
      background: #1e2945;
      color: #ffffff;
      border-color: #1e2945;
    }
  </style>
</head>
<body>

  <div class="canvas-container">
    <svg viewBox="0 0 460 270" aria-label="First Law of Thermodynamics schematic">
      <defs>
        
        <linearGradient id="gasGrad" x1="0" y1="0" x2="0" y2="1">
          <stop offset="0%" stop-color="#93c5fd" stop-opacity="0.5"/>
          <stop offset="100%" stop-color="#3b82f6" stop-opacity="0.35"/>
        </linearGradient>
        <linearGradient id="pistonGrad" x1="0" y1="0" x2="1" y2="0">
          <stop offset="0%" stop-color="#94a3b8"/>
          <stop offset="50%" stop-color="#cbd5e1"/>
          <stop offset="100%" stop-color="#64748b"/>
        </linearGradient>
        
        
        <marker id="arrowQ" markerWidth="8" markerHeight="8" refX="5" refY="4" orient="auto">
          <path d="M1,1 L7,4 L1,7 Z" fill="#ea580c" />
        </marker>
        <marker id="arrowW" markerWidth="8" markerHeight="8" refX="5" refY="4" orient="auto">
          <path d="M1,1 L7,4 L1,7 Z" fill="#16a34a" />
        </marker>
      </defs>

      
      <g class="arrow-q" id="heatGroup">
        <path d="M 50,150 L 128,150" stroke="#ea580c" stroke-width="4" stroke-linecap="round" marker-end="url(#arrowQ)"/>
        
        <text x="88" y="132" font-size="13" font-weight="700" fill="#ea580c" text-anchor="middle">+Q</text>
        <text x="88" y="172" font-size="11" font-weight="600" fill="#c2410c" text-anchor="middle">Heat Added</text>
      </g>

      
      <g class="arrow-w" id="workGroup">
        <path d="M 320,150 L 398,150" stroke="#16a34a" stroke-width="4" stroke-linecap="round" marker-end="url(#arrowW)"/>
        <text x="360" y="132" font-size="13" font-weight="700" fill="#16a34a" text-anchor="middle">+W</text>
        <text x="360" y="172" font-size="11" font-weight="600" fill="#15803d" text-anchor="middle">Work Done</text>
      </g>

      
      
      <rect id="gasBody" class="gas-body" x="140" y="70" width="130" height="150" rx="4" fill="url(#gasGrad)"/>

      
      <g id="gasParticles" fill="#2563eb" opacity="0.7">
        <circle cx="160" cy="100" r="3.5"/>
        <circle cx="200" cy="90" r="3"/>
        <circle cx="240" cy="115" r="3.5"/>
        <circle cx="170" cy="140" r="3"/>
        <circle cx="215" cy="155" r="3.5"/>
        <circle cx="180" cy="190" r="3.5"/>
        <circle cx="245" cy="180" r="3"/>
      </g>

      
      <g id="pistonGroup" class="piston-group" transform="translate(0, 0)">
        
        <rect x="256" y="72" width="14" height="146" rx="2" fill="url(#pistonGrad)" stroke="#475569" stroke-width="1.5"/>
        
        <rect x="270" y="138" width="60" height="14" rx="2" fill="#94a3b8" stroke="#475569" stroke-width="1.5"/>
      </g>

      
      <path d="M 285,68 L 138,68 L 138,222 L 285,222" fill="none" stroke="#334155" stroke-width="6" stroke-linecap="round" stroke-linejoin="round"/>

      
      <rect x="148" y="125" width="105" height="42" rx="6" fill="#ffffff" fill-opacity="0.92" stroke="#2563eb" stroke-width="1.5"/>
      <text x="200" y="142" font-size="12" font-weight="700" fill="#1e2945" text-anchor="middle">System</text>
      <text x="200" y="157" font-size="11" font-weight="600" fill="#2563eb" text-anchor="middle">Internal Energy U</text>
    </svg>
  </div>

  
  <div class="formula-card">
    <span class="var-u">ΔU</span>
    <span class="op">=</span>
    <span class="var-q">Q</span>
    <span class="op">−</span>
    <span class="var-w">W</span>
  </div>

  
  <div class="btn-row">
    <button class="mode-btn active" onclick="setMode('standard')">Overview</button>
    <button class="mode-btn" onclick="setMode('heat')">+Q Added</button>
    <button class="mode-btn" onclick="setMode('work')">+W Expansion</button>
  </div>

  <script>
    const piston = document.getElementById('pistonGroup');
    const gasBody = document.getElementById('gasBody');
    const heatGroup = document.getElementById('heatGroup');
    const workGroup = document.getElementById('workGroup');
    const btns = document.querySelectorAll('.mode-btn');

    function setMode(mode) {
      btns.forEach((b, i) => {
        const modes = ['standard', 'heat', 'work'];
        b.classList.toggle('active', modes[i] === mode);
      });

      if (mode === 'standard') {
        piston.style.transform = 'translateX(0px)';
        gasBody.setAttribute('width', '130');
        gasBody.setAttribute('fill', 'url(#gasGrad)');
        heatGroup.style.opacity = '1';
        workGroup.style.opacity = '1';
      } else if (mode === 'heat') {
        piston.style.transform = 'translateX(0px)';
        gasBody.setAttribute('width', '130');
        gasBody.setAttribute('fill', '#fed7aa');
        heatGroup.style.opacity = '1';
        workGroup.style.opacity = '0.25';
      } else if (mode === 'work') {
        piston.style.transform = 'translateX(24px)';
        gasBody.setAttribute('width', '154');
        gasBody.setAttribute('fill', 'url(#gasGrad)');
        heatGroup.style.opacity = '0.25';
        workGroup.style.opacity = '1';
      }
    }
  </script>
</body>
</html>

Internal Energy and the First Law of Thermodynamics

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Thermodynamic Sign Rules</title>
  <style>
    * {
      box-sizing: border-box;
      margin: 0;
      padding: 0;
    }
    html, body {
      width: 100%;
      background: transparent;
      font-family: system-ui, -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, sans-serif;
      color: #1e293b;
    }
    body {
      padding: 6px;
      display: flex;
      justify-content: center;
      align-items: flex-start;
    }
    .grid {
      display: grid;
      grid-template-columns: repeat(2, 1fr);
      gap: 8px;
      width: 100%;
      max-width: 560px;
    }
    .tile {
      background: #ffffff;
      border: 1px solid #e2e8f0;
      border-radius: 10px;
      display: flex;
      flex-direction: column;
      align-items: center;
      padding: 8px 6px 6px 6px;
      box-shadow: 0 1px 3px rgba(0, 0, 0, 0.05);
      position: relative;
      overflow: hidden;
      transition: border-color 0.2s ease, box-shadow 0.2s ease;
    }
    .tile:hover {
      border-color: #cbd5e1;
      box-shadow: 0 3px 8px rgba(0, 0, 0, 0.08);
    }
    .header {
      display: flex;
      align-items: center;
      justify-content: center;
      gap: 6px;
      width: 100%;
      padding: 0 2px 4px 2px;
      flex-shrink: 0;
    }
    .badge {
      font-size: clamp(11px, 3vw, 13px);
      font-weight: 800;
      padding: 2px 7px;
      border-radius: 5px;
      line-height: 1.2;
      white-space: nowrap;
      flex-shrink: 0;
    }
    .label {
      font-size: clamp(11px, 2.7vw, 12.5px);
      font-weight: 600;
      color: #475569;
      white-space: nowrap;
      overflow: hidden;
      text-overflow: ellipsis;
    }
    .badge-q-pos {
      background: #ffedd5;
      color: #c2410c;
    }
    .badge-q-neg {
      background: #e0f2fe;
      color: #0369a1;
    }
    .badge-w-pos {
      background: #dcfce7;
      color: #15803d;
    }
    .badge-w-neg {
      background: #f1f5f9;
      color: #475569;
    }
    .diagram-box {
      width: 100%;
      height: 125px;
      display: flex;
      align-items: center;
      justify-content: center;
      padding: 2px 0;
    }
    svg {
      width: 100%;
      height: 100%;
      display: block;
      overflow: visible;
    }

    @media (max-width: 380px) {
      .header {
        flex-direction: column;
        gap: 2px;
      }
      .grid {
        gap: 6px;
        padding: 0;
      }
      .diagram-box {
        height: 115px;
      }
    }

    /* Calmed, smooth, educational animations with >= 600ms hold states (3.6s cycle) */
    @keyframes heatIn {
      0%, 20% { transform: translateY(0); opacity: 0.55; }
      50%, 70% { transform: translateY(-6px); opacity: 1; }
      100% { transform: translateY(0); opacity: 0.55; }
    }
    @keyframes heatOut {
      0%, 20% { transform: translateY(0); opacity: 0.55; }
      50%, 70% { transform: translateY(6px); opacity: 1; }
      100% { transform: translateY(0); opacity: 0.55; }
    }
    @keyframes expandPiston {
      0%, 22% { transform: translateY(0); }
      50%, 72% { transform: translateY(-10px); }
      100% { transform: translateY(0); }
    }
    @keyframes expandGas {
      0%, 22% { transform: scaleY(1); }
      50%, 72% { transform: scaleY(1.32); }
      100% { transform: scaleY(1); }
    }
    @keyframes compressPiston {
      0%, 22% { transform: translateY(0); }
      50%, 72% { transform: translateY(9px); }
      100% { transform: translateY(0); }
    }
    @keyframes compressGas {
      0%, 22% { transform: scaleY(1); }
      50%, 72% { transform: scaleY(0.72); }
      100% { transform: scaleY(1); }
    }

    .anim-heat-in {
      animation: heatIn 3.6s ease-in-out infinite;
      transform-origin: center;
    }
    .anim-heat-out {
      animation: heatOut 3.6s ease-in-out infinite;
      transform-origin: center;
    }
    .anim-expand-piston {
      animation: expandPiston 3.6s ease-in-out infinite;
    }
    .anim-expand-gas {
      animation: expandGas 3.6s ease-in-out infinite;
      transform-origin: 65px 82px;
    }
    .anim-compress-piston {
      animation: compressPiston 3.6s ease-in-out infinite;
    }
    .anim-compress-gas {
      animation: compressGas 3.6s ease-in-out infinite;
      transform-origin: 65px 82px;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <div class="grid">
    
    <div class="tile">
      <div class="header">
        <span class="badge badge-q-pos">Q &gt; 0</span>
        <span class="label">Heat In</span>
      </div>
      <div class="diagram-box">
        <svg viewBox="28 6 74 94">
          
          <path d="M 35 14 L 35 73 Q 35 76 38 76 L 92 76 Q 95 76 95 73 L 95 14" fill="none" stroke="#94a3b8" stroke-width="2.8" stroke-linecap="round" />
          
          <rect x="37" y="37" width="56" height="38" rx="2" fill="#fed7aa" fill-opacity="0.55" />
          
          <rect x="62" y="12" width="6" height="25" rx="2" fill="#64748b" />
          <rect x="37" y="34" width="56" height="7" rx="2" fill="#475569" />
          
          <g class="anim-heat-in" stroke="#ea580c" stroke-width="2.4" stroke-linecap="round" stroke-linejoin="round" fill="none">
            <path d="M 50 71 L 50 55 M 47 59 L 50 55 L 53 59" />
            <path d="M 65 73 L 65 51 M 62 55 L 65 51 L 68 55" />
            <path d="M 80 71 L 80 55 M 77 59 L 80 55 L 83 59" />
          </g>
          
          <text x="65" y="94" font-size="16" text-anchor="middle">🔥</text>
        </svg>
      </div>
    </div>

    
    <div class="tile">
      <div class="header">
        <span class="badge badge-q-neg">Q &lt; 0</span>
        <span class="label">Heat Out</span>
      </div>
      <div class="diagram-box">
        <svg viewBox="28 6 74 94">
          
          <path d="M 35 14 L 35 73 Q 35 76 38 76 L 92 76 Q 95 76 95 73 L 95 14" fill="none" stroke="#94a3b8" stroke-width="2.8" stroke-linecap="round" />
          
          <rect x="37" y="37" width="56" height="38" rx="2" fill="#bae6fd" fill-opacity="0.45" />
          
          <rect x="62" y="12" width="6" height="25" rx="2" fill="#64748b" />
          <rect x="37" y="34" width="56" height="7" rx="2" fill="#475569" />
          
          <g class="anim-heat-out" stroke="#0284c7" stroke-width="2.4" stroke-linecap="round" stroke-linejoin="round" fill="none">
            <path d="M 50 55 L 50 71 M 47 67 L 50 71 L 53 67" />
            <path d="M 65 51 L 65 73 M 62 69 L 65 73 L 68 69" />
            <path d="M 80 55 L 80 71 M 77 67 L 80 71 L 83 67" />
          </g>
          
          <text x="65" y="94" font-size="16" text-anchor="middle">❄️</text>
        </svg>
      </div>
    </div>

    
    <div class="tile">
      <div class="header">
        <span class="badge badge-w-pos">W &gt; 0</span>
        <span class="label">Gas Expands</span>
      </div>
      <div class="diagram-box">
        
        <svg viewBox="28 -8 74 96">
          
          <path d="M 35 10 L 35 80 Q 35 83 38 83 L 92 83 Q 95 83 95 10" fill="none" stroke="#94a3b8" stroke-width="2.8" stroke-linecap="round" />
          
          <g class="anim-expand-gas">
            <rect x="37" y="52" width="56" height="30" rx="2" fill="#bbf7d0" fill-opacity="0.5" />
          </g>
          
          <g class="anim-expand-piston">
            <rect x="62" y="24" width="6" height="25" rx="2" fill="#64748b" />
            <rect x="37" y="48" width="56" height="7" rx="2" fill="#475569" />
            
            <path d="M 65 18 L 65 5 M 60 10 L 65 5 L 70 10" fill="none" stroke="#16a34a" stroke-width="2.8" stroke-linecap="round" stroke-linejoin="round" />
          </g>
          
          <g stroke="#16a34a" stroke-width="2" stroke-linecap="round" stroke-linejoin="round" fill="none">
            <path d="M 48 72 L 48 62 M 45 65 L 48 62 L 51 65" />
            <path d="M 82 72 L 82 62 M 79 65 L 82 62 L 85 65" />
          </g>
        </svg>
      </div>
    </div>

    
    <div class="tile">
      <div class="header">
        <span class="badge badge-w-neg">W &lt; 0</span>
        <span class="label">Gas Compressed</span>
      </div>
      <div class="diagram-box">
        <svg viewBox="28 -8 74 96">
          
          <path d="M 35 10 L 35 80 Q 35 83 38 83 L 92 83 Q 95 83 95 10" fill="none" stroke="#94a3b8" stroke-width="2.8" stroke-linecap="round" />
          
          <g class="anim-compress-gas">
            <rect x="37" y="41" width="56" height="41" rx="2" fill="#e2e8f0" fill-opacity="0.65" />
          </g>
          
          <g class="anim-compress-piston">
            <rect x="62" y="14" width="6" height="25" rx="2" fill="#64748b" />
            <rect x="37" y="38" width="56" height="7" rx="2" fill="#475569" />
            
            <path d="M 65 3 L 65 15 M 60 10 L 65 15 L 70 10" fill="none" stroke="#475569" stroke-width="2.8" stroke-linecap="round" stroke-linejoin="round" />
          </g>
          
          <g stroke="#64748b" stroke-width="2" stroke-linecap="round" stroke-linejoin="round" fill="none">
            <path d="M 48 55 L 48 65 M 45 62 L 48 65 L 51 62" />
            <path d="M 82 55 L 82 65 M 79 62 L 82 65 L 85 62" />
          </g>
        </svg>
      </div>
    </div>
  </div>
</body>
</html>

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta name="aspect-ratio" content="4:3">
  <style>
    * {
      box-sizing: border-box;
      margin: 0;
      padding: 0;
    }

    body {
      font-family: -apple-system, BlinkMacSystemFont, "Segoe UI", Roboto, Helvetica, Arial, sans-serif;
      background: #ffffff;
      color: #1e2945;
      padding: 12px;
      display: flex;
      flex-direction: column;
      align-items: center;
      justify-content: space-between;
      min-height: 100%;
      user-select: none;
      -webkit-user-select: none;
    }

    .equation-banner {
      width: 100%;
      max-width: 580px;
      background: #f8fafc;
      border: 1px solid #e2e8f0;
      border-radius: 8px;
      padding: 8px 16px;
      text-align: center;
      font-size: 17px;
      font-weight: 700;
      letter-spacing: 0.5px;
      color: #1e2945;
      margin-bottom: 10px;
    }

    .equation-banner span.var {
      color: #2563eb;
      font-style: italic;
    }

    .equation-banner span.sub {
      font-size: 12px;
      font-style: normal;
      font-weight: 600;
      color: #64748b;
    }

    .chambers-container {
      display: grid;
      grid-template-columns: 1fr 1fr;
      gap: 12px;
      width: 100%;
      max-width: 580px;
      flex: 1;
    }

    @media (max-width: 440px) {
      .chambers-container {
        grid-template-columns: 1fr;
        gap: 8px;
      }
    }

    .chamber-card {
      background: #ffffff;
      border: 1px solid #e2e8f0;
      border-radius: 10px;
      padding: 8px;
      display: flex;
      flex-direction: column;
      align-items: center;
      position: relative;
    }

    .chamber-card.low {
      border-top: 3px solid #38bdf8;
    }

    .chamber-card.high {
      border-top: 3px solid #f97316;
    }

    .header-row {
      display: flex;
      align-items: center;
      justify-content: space-between;
      width: 100%;
      padding: 2px 4px 6px;
    }

    .chamber-title {
      font-size: 13px;
      font-weight: 700;
      color: #1e2945;
    }

    .temp-badge {
      font-size: 11px;
      font-weight: 700;
      padding: 2px 6px;
      border-radius: 4px;
      display: flex;
      align-items: center;
      gap: 3px;
    }

    .low .temp-badge {
      background: #e0f2fe;
      color: #0284c7;
    }

    .high .temp-badge {
      background: #ffedd5;
      color: #c2410c;
    }

    .canvas-wrap {
      width: 100%;
      position: relative;
      background: #f8fafc;
      border: 1px solid #cbd5e1;
      border-radius: 6px;
      overflow: hidden;
      aspect-ratio: 4 / 3;
    }

    canvas {
      width: 100%;
      height: 100%;
      display: block;
    }

    .gauge-row {
      display: flex;
      align-items: center;
      justify-content: space-between;
      width: 100%;
      margin-top: 6px;
      padding: 0 4px;
    }

    .metric-label {
      font-size: 11px;
      color: #64748b;
      font-weight: 600;
    }

    .bar-outer {
      flex: 1;
      height: 6px;
      background: #e2e8f0;
      border-radius: 3px;
      margin: 0 8px;
      overflow: hidden;
    }

    .bar-inner {
      height: 100%;
      border-radius: 3px;
      transition: width 0.3s ease;
    }

    .low .bar-inner {
      width: 25%;
      background: #38bdf8;
    }

    .high .bar-inner {
      width: 90%;
      background: #f97316;
    }

    .metric-val {
      font-size: 11px;
      font-weight: 700;
    }

    .low .metric-val { color: #0284c7; }
    .high .metric-val { color: #c2410c; }
  </style>
</head>
<body>

  <div class="equation-banner">
    <span class="var">U</span> = <span class="var">E</span><span class="sub">kinetic</span> + <span class="var">E</span><span class="sub">potential</span>
  </div>

  <div class="chambers-container">
    
    <div class="chamber-card low">
      <div class="header-row">
        <div class="chamber-title">Lower Internal Energy <span class="var" style="color:#0284c7">U</span></div>
        <div class="temp-badge">❄ Low Temp</div>
      </div>
      <div class="canvas-wrap">
        <canvas id="canvasLow"></canvas>
      </div>
      <div class="gauge-row">
        <span class="metric-label">Avg Speed</span>
        <div class="bar-outer">
          <div class="bar-inner"></div>
        </div>
        <span class="metric-val">Slow</span>
      </div>
    </div>

    
    <div class="chamber-card high">
      <div class="header-row">
        <div class="chamber-title">Higher Internal Energy <span class="var" style="color:#c2410c">U</span></div>
        <div class="temp-badge">🔥 High Temp</div>
      </div>
      <div class="canvas-wrap">
        <canvas id="canvasHigh"></canvas>
      </div>
      <div class="gauge-row">
        <span class="metric-label">Avg Speed</span>
        <div class="bar-outer">
          <div class="bar-inner"></div>
        </div>
        <span class="metric-val">Fast</span>
      </div>
    </div>
  </div>

  <script>
    function setupSimulation(canvasId, speedFactor, trailLength, particleColor, glowColor) {
      const canvas = document.getElementById(canvasId);
      const ctx = canvas.getContext('2d');

      let width = 0;
      let height = 0;
      const numParticles = 14;
      const radius = 5;

      const particles = [];

      function resize() {
        const rect = canvas.getBoundingClientRect();
        const dpr = window.devicePixelRatio || 1;
        width = rect.width;
        height = rect.height;
        canvas.width = width * dpr;
        canvas.height = height * dpr;
        ctx.scale(dpr, dpr);
      }

      function initParticles() {
        particles.length = 0;
        for (let i = 0; i < numParticles; i++) {
          const angle = Math.random() * Math.PI * 2;
          const speed = (0.7 + Math.random() * 0.6) * speedFactor;
          particles.push({
            x: radius + Math.random() * (Math.max(width, 180) - 2 * radius),
            y: radius + Math.random() * (Math.max(height, 130) - 2 * radius),
            vx: Math.cos(angle) * speed,
            vy: Math.sin(angle) * speed,
            history: []
          });
        }
      }

      resize();
      initParticles();

      window.addEventListener('resize', () => {
        resize();
      });

      function animate() {
        ctx.fillStyle = '#f8fafc';
        ctx.fillRect(0, 0, width, height);

        for (let i = 0; i < particles.length; i++) {
          const p = particles[i];

          // Save trail history
          p.history.push({ x: p.x, y: p.y });
          if (p.history.length > trailLength) {
            p.history.shift();
          }

          // Move
          p.x += p.vx;
          p.y += p.vy;

          // Wall bounces
          if (p.x - radius <= 0) {
            p.x = radius;
            p.vx *= -1;
          } else if (p.x + radius >= width) {
            p.x = width - radius;
            p.vx *= -1;
          }

          if (p.y - radius <= 0) {
            p.y = radius;
            p.vy *= -1;
          } else if (p.y + radius >= height) {
            p.y = height - radius;
            p.vy *= -1;
          }

          // Draw motion trail
          for (let t = 0; t < p.history.length; t++) {
            const pos = p.history[t];
            const ratio = (t + 1) / p.history.length;
            ctx.beginPath();
            ctx.arc(pos.x, pos.y, radius * (0.3 + 0.5 * ratio), 0, Math.PI * 2);
            ctx.fillStyle = glowColor.replace('ALPHA', (0.18 * ratio).toFixed(2));
            ctx.fill();
          }

          // Draw main particle
          ctx.beginPath();
          ctx.arc(p.x, p.y, radius, 0, Math.PI * 2);
          ctx.fillStyle = particleColor;
          ctx.fill();

          // Particle highlight
          ctx.beginPath();
          ctx.arc(p.x - 1.5, p.y - 1.5, radius * 0.4, 0, Math.PI * 2);
          ctx.fillStyle = 'rgba(255, 255, 255, 0.7)';
          ctx.fill();
        }

        requestAnimationFrame(animate);
      }

      requestAnimationFrame(animate);
    }

    // Initialize Low Energy chamber (Slow, cyan/blue, short trails)
    setupSimulation('canvasLow', 0.65, 4, '#0284c7', 'rgba(56, 189, 248, ALPHA)');

    // Initialize High Energy chamber (Fast, bright orange/red, long trails)
    setupSimulation('canvasHigh', 2.8, 11, '#ea580c', 'rgba(249, 115, 22, ALPHA)');
  </script>
</body>
</html>

Pojęcie energii wewnętrznej jako sumy energii kinetycznych i potencjalnych cząsteczek układu

Energia wewnętrzna gazu doskonałego jako funkcja wyłącznie temperatury bezwzględnej

Przekaz energii w postaci ciepła — warunek różnicy temperatur

Przekaz energii w postaci pracy — makroskopowa zmiana parametrów

Porównanie ciepła i pracy jako wielkości procesowych zależnych od drogi przemiany

Mechanizmy przekazu ciepła: przewodnictwo, konwekcja i promieniowanie termiczne

Praca sił zewnętrznych przy zmianie objętości gazu: definicja W = -p·ΔV

science

Energia wewnętrzna, ciepło i praca — podstawy mikroskopowe i makroskopowe

Ewolucja pojęcia ciepła — od flogistonu i kaloryka do energii wewnętrznej Joule'a

Energia wewnętrzna układu jako funkcja stanu

Pierwsza zasada termodynamiki jako ogólna zasada zachowania energii

Praca sił parcia gazu — wzór W = -p * delta V

Graficzna interpretacja pracy — pole pod wykresem p(V)

Konwencja znaków dla ciepła i pracy w układzie termodynamicznym

Pierwsza zasada termodynamiki: energia wewnętrzna, praca i ciepło

Calculating Work from Constant Pressure and Volume Change

Isothermal and Adiabatic Processes in Gases

Isochoric and Isobaric Gas Transformations

Thermodynamic Cycles and Heat Engines

The Carnot Cycle and Maximum Theoretical Efficiency

Heat Pumps, Refrigerators, and Coefficients of Performance

The Second Law of Thermodynamics and Direction of Processes

Comparing Entropy in Reversible and Irreversible Processes

Statistical Entropy and Microscopic Disorder

Laws of Thermodynamics, Cycles, and Entropy

Konwencja znaków ciepła i pracy w bilansie I zasady termodynamiki

Obliczanie zmiany energii wewnętrznej w prostych procesach

Przemiana adiabatyczna jako proces bez wymiany ciepła: ΔU = W

Doświadczenie: demonstracja wzrostu temperatury podczas adiabatycznego sprężania w pompce rowerowej

Doświadczenie: demonstracja spadku temperatury podczas adiabatycznego rozprężania aerozolu

Doświadczenie: demonstracja zapłonu bawełny w tłoku ogniowym (fire piston)

Zadania rachunkowe z I zasady termodynamiki w procesach mechaniczno-cieplnych

Podsumowanie i mapa pojęć: ciepło, praca i energia wewnętrzna w przyrodzie

Pierwsza zasada termodynamiki i procesy adiabatyczne

Mechanizmy transportu ciepła — przewodnictwo, konwekcja i promieniowanie

Izolacja cieplna i straty energii w budynkach oraz termosach Dewara

Bilans energii w układach izolowanych, zamkniętych i otwartych

Praca rozprężania i sprężania gazu w siłownikach pneumatycznych

Zadania z I zasady termodynamiki — analiza bilansu energetycznego

Transport ciepła i bilanse energetyczne w termodynamice

Równanie stanu gazu doskonałego Clapeyrona — powiązanie p, V oraz T

Przemiana izochoryczna: brak pracy objętościowej i zależność Q_V = ΔU

Ciepło molowe przy stałej objętości C_v dla gazów jedno- i wieloatomowych

Przemiana izobaryczna: obliczanie pracy W = -p·ΔV i ciepła Q_p

Ciepło molowe przy stałym ciśnieniu C_p i zależność Mayera: C_p - C_v = R

Przemiana izotermiczna: stała energia wewnętrzna ΔU = 0 i relacja Q = -W

Praca w przemianie izotermicznej — pole pod hiperbolą Boyle'a-Mariotte'a

Przemiana adiabatyczna: równanie Poissona p·V^κ = const i wykładnik adiabaty

Graficzna interpretacja pracy objętościowej — pole pod krzywą na wykresie p(V)

Praca i ciepło w przemianie liniowej p(V) — pole trapezu

Zmiana energii wewnętrznej jako funkcja samej temperatury delta U = n * C_v * delta T

Przemiany gazowe i pierwsza zasada termodynamiki

Cykle termodynamiczne i zasada działania silnika cieplnego

Graficzne wyznaczanie pracy cyklu — pole wewnątrz pętli na wykresie p(V)

Sprawność silnika cieplnego: definicja η = W / Q_1 = (Q_1 - Q_2) / Q_1

Cykl Carnota i maksymalna teoretyczna sprawność silnika cieplnego: η_max = 1 - T_2 / T_1

Wieloetapowe zadania z bilansu energii i ciepła molowego w przemianach gazowych

Podsumowanie i porównanie czterech podstawowych przemian gazu doskonałego

Cykle termodynamiczne i silniki cieplne

Przegląd przemian fazowych: topnienie, krzepnięcie, parowanie, skraplanie, sublimacja i resublimacja

Stałość temperatury podczas przemiany fazowej substancji czystych

Pojęcie ciepła topnienia i krzepnięcia: wzór Q = m · L_t oraz jednostka J/kg

Pojęcie ciepła parowania i skraplania: wzór Q = m · L_p

Skokowa zmiana energii wewnętrznej podczas przemian fazowych

Analiza krzywych ogrzewania i chłodzenia: interpretacja nachylenia odcinków i długości plateau

Parowanie powierzchniowe a wrzenie w całej objętości cieczy — warunek prężności par

Zależność temperatury wrzenia od ciśnienia zewnętrznego: szybkowary i gotowanie w górach

Zależność temperatury topnienia od ciśnienia — zjawisko regelacji lodu

Podstawy przemian fazowych i krzywe ogrzewania

Pojęcie ciepła spalania i wartości opałowej paliw

Wartość energetyczna paliw kopalnych i biopaliw — analiza porównawcza

Wartość energetyczna składników odżywczych — równoważniki Atwatera

Bomba kalorymetryczna — pomiar wartości energetycznej żywności i paliw

Przeliczanie jednostek energii — dżule, kilokalorie (kcal) i kilowatogodziny (kWh)

Bilans zapotrzebowania energetycznego człowieka a aktywność fizyczna

Efektywność energetyczna kotłów i wskaźnik emisji CO2 na jednostkę energii

Zadania zintegrowane — bilanse energetyczne paliw, diety i ogrzewania

Wartość energetyczna paliw, kalorymetria i bilans energetyczny organizmu

Gaz doskonały — mikroskopowe założenia kinetyczno-cząsteczkowe

Temperatura a energia wewnętrzna i ruch cząsteczek

Podstawowe równanie kinetycznej teorii gazów — ciśnienie p = 1/3 n m v_sr^2

Średnia energia kinetyczna ruchu postępowego cząsteczki: E_k = 3/2 k_B T

Prędkość średnia kwadratowa cząsteczek gazu: v_rms = sqrt(3RT/M)

Energia wewnętrzna jednoatomowego gazu doskonałego: U = 3/2 n R T

Stopnie swobody cząsteczek jedno-, dwu- i wieloatomowych

Energia wewnętrzna gazu dwuatomowego i wieloatomowego: U = i/2 n R T

Podstawy kinetycznej teorii gazów i energia wewnętrzna

Jednostki wartości opałowej: J/kg, MJ/kg oraz MJ/m³ dla paliw gazowych

Obliczanie ilości energii wydzielanej podczas spalania paliw: wzór Q = m · W_op

Wartość energetyczna żywności — pojęcie kilokalorii (kcal), kilodżuli (kJ) i przeliczniki

Równoważniki energetyczne Atwatera dla tłuszczów, węglowodanów i białek

Obliczanie wartości energetycznej produktów spożywczych na podstawie składu makroelementów

Dobowe zapotrzebowanie energetyczne człowieka — podstawowa i całkowita przemiana materii

Wartość energetyczna paliw i bilans energetyczny żywności

Sprawność pieców grzewczych i kotłów — zużycie opału do ogrzania budynku

Paliwa wodorowe, biopaliwa i paliwa kopalne — porównanie gęstości energii

Sprawność energetyczna pojazdów spalinowych a elektrycznych

Zadania łączące spalanie paliw z kalorymetrią i przemianami fazowymi

Doświadczenie: szacowanie wartości energetycznej orzecha laskowego przez bezpośrednie spalenie pod probówką z wodą

Aspekty ekologiczne spalania: emisja CO₂ na jednostkę uzyskanej energii (g CO₂/MJ)

Zadania maturalne z wartości energetycznej paliw i bilansu energetycznego

Podsumowanie: bilans energetyczny cywilizacji i organizmu żywego

Sprawność energetyczna, technologie paliwowe i bilanse cieplne

Primera ley de la termodinámica: conservación energética en ecosistemas

Segunda ley de la termodinámica: entropía y disipación de calor trófico

Productividad primaria bruta (PPB) y neta (PPN)

Productividad secundaria y eficiencia de asimilación

La regla del diezmo ecológico y longitud de cadenas tróficas

Flujo de energía: cadenas, redes y pirámides tróficas

Pirámides invertidas de biomasa en ecosistemas marinos

Redes tróficas y flujo de materia y energía en ecosistemas

El papel termodinámico de los descomponedores y detritívoros

Bioacumulación y biomagnificación de contaminantes

Termodinámica y balances energéticos en agroecosistemas

Termodinámica y dinámica de energía en los ecosistemas

Przemiana izotermiczna — prawo Boyle'a-Mariotte'a: p * V = const

Wykresy przemiany izotermicznej — hiperbola p(V) oraz linie w p(T) i V(T)

Przemiana izobaryczna — prawo Gay-Lussaca: V / T = const

Wykresy przemiany izobarycznej — prosta V(T) oraz linie w p(V) i p(T)

Przemiana izochoryczna — prawo Charlesa: p / T = const

Wykresy przemiany izochorycznej — prosta p(T) oraz linie w p(V) i V(T)

Przemiana adiabatyczna — brak wymiany ciepła (Q = 0) i równanie Poissona

Porównanie adiabaty i izotermy na wykresie p-V — stromość krzywych

Zmiana temperatury podczas procesów adiabatycznych — silniki Diesla i powstawanie chmur

Podstawowe przemiany gazu doskonałego

Konwersja wykresów przemian gazowych pomiędzy układami p-V, V-T i p-T

Odczytywanie parametrów stanu z wykresów i obliczanie brakujących wielkości

Przemiana politropowa jako uogólnienie przemian gazowych: p * V^n = const

Analiza wieloetapowych przemian otwartych i zamkniętych

Zadania z analizy wykresów przemian gazu doskonałego

Zaawansowana analiza wykresów i złożonych przemian termodynamicznych

Pojęcie ciepła molowego gazu — definicja i jednostka: J/(mol*K)

Ciepło molowe przy stałej objętości C_v a energia wewnętrzna

Wartości C_v, C_p i kappa dla gazów jedno-, dwu- i trójatomowych

Ciepło molowe i pojemność cieplna gazów doskonałych

I zasada termodynamiki w przemianie izotermicznej: delta U = 0 i Q = W_ukl

Praca w przemianie izotermicznej: W = n R T ln(V2/V1)

I zasada termodynamiki w przemianie izobarycznej — podział ciepła na delta U i W

I zasada termodynamiki w przemianie izochorycznej: Q = delta U = n * C_v * delta T

I zasada termodynamiki w przemianie adiabatycznej: delta U = -W_ukl (lub delta U = W)

Obliczanie pracy w przemianie adiabatycznej: W = n * C_v * (T1 - T2)

Zbiorcza tabela bilansu Q, W i delta U dla czterech głównych przemian gazowych

Entalpia układu H = U + pV i jej znaczenie w przemianach izobarycznych

I zasada termodynamiki i bilans energetyczny przemian gazowych

Doświadczenie: badanie przewodnictwa cieplnego metali — aparat Ingenhousza z woskiem

Doświadczenie: cyfrowa rejestracja krzywej krzepnięcia i przechłodzenia cieczy

Doświadczenie: wyznaczanie sprawności elektrycznego czajnika bezprzewodowego

Doświadczenie: wizualizacja prądów konwekcyjnych w naczyniu z wodą za pomocą kryształków barwnika

Doświadczenie: badanie emisyjności termicznej powierzchni za pomocą kostki Lesliego

Opracowanie raportu laboratoryjnego z doświadczenia termodynamicznego

Zadania maturalne sprawdzające umiejętności planowania doświadczeń z termodynamiki

Podsumowanie: warsztat badacza zjawisk cieplnych i dobrych praktyk pomiarowych

Transport ciepła, przemiany fazowe i analiza eksperymentów termodynamicznych

Definicja silnika cieplnego i schemat przepływu energii: grzejnik, chłodnica, praca

Pojęcie cyklu termodynamicznego — zamknięty obieg i delta U_cyklu = 0

Cykl prawoobiegowy (silnik) a cykl lewoobiegowy (chłodziarka i pompa)

Definicja sprawności silnika cieplnego: eta = W / Q1 = (Q1 - Q2) / Q1

Analiza prostego cyklu prostokątnego (dwie izochory i dwie izobary)

Analiza cyklu trójkątnego na wykresie p-V z przemianą liniową

Podstawy cykli termodynamicznych i silników cieplnych

Cykl Carnota — budowa: dwie izotermy i dwie adiabaty

Wyprowadzenie sprawności cyklu Carnota: eta_C = 1 - T2 / T1

Twierdzenie Carnota o maksymalnej sprawności silników cieplnych

Cykl Otto — model czterosuwowego silnika benzynowego o zapłonie iskrowym

Cykl Diesla — model silnika wysokoprężnego o zapłonie samoczynnym

Cykl Stirlinga i cykl Joule'a-Braytona w turbinach gazowych

Moc silnika cieplnego w zależności od częstotliwości pracy cykli: P = W * f

Zadania z analizy złożonych cykli termodynamicznych i sprawności

Cykl Carnota i cykle silników technicznych

Druga zasada termodynamiki — sformułowanie Clausiusa i Kelvina-Plancka

Zjawiska odwracalne i nieodwracalne w przyrodzie — termodynamiczna strzałka czasu

Pojęcie entropii S — termodynamiczna definicja dS = dQ_odw / T

Statystyczna interpretacja entropii — wzór Boltzmanna: S = k_B * ln(Omega)

Prawo wzrostu entropii w układach izolowanych: delta S_ukl_izol >= 0

Druga zasada termodynamiki i pojęcie entropii

Zasada działania chłodziarki i współczynnik wydajności chłodniczej COP_chłodz

Zasada działania pompy ciepła i współczynnik wydajności grzejnej COP_grz

Maksymalny teoretyczny COP pompy ciepła i chłodziarki Carnota

Obieg sprężarkowy pompy ciepła — parownik, sprężarka, skraplacz i zawór rozprężny

Ekologiczne czynniki chłodnicze — wskaźniki ODP i GWP

Efektywność sezonowa SCOP i bilans energetyczny ogrzewania pompami ciepła

Kosmologiczne konsekwencje II zasady — stan równowagi termodynamicznej Wszechświata

Perpetuum mobile I i II rodzaju — analiza fizycznych sprzeczności

Zadania rachunkowe z II zasady termodynamiki, entropii i pomp ciepła

Chłodziarki, pompy ciepła i bilanse termodynamiczne

Zjawiska termoelektryczne — zjawisko Seebecka, Peltiera i termopary

Ogrzewanie omowe — prawo Joule'a-Lenza w ujęciu mikroskopowym i termodynamicznym

OGS.12.PS2.4

Aligned learning resources

Related diagrams