Перший закон термодинаміки

Програма.

Закон збереження і перетворення енергії. Калоричні параметри. Внутрішня енергія. Ентальпія і ентропія як функція стану тіла. Теплота і робота як функція процесу. Вираз теплоти і роботи через термодинамічні параметри стану. Робоча (p - v) і теплова (T - S) діаграми. Графічне зображення роботи і теплоти.

Перший закон термодинаміки, його суттєвість і формулювання. Дві форми аналітичного виразу першого закону термодинаміки.

Методичні вказівки. Калоричні параметри характеризують тепловий (енергетичний) стан тіла або системи. Внутрішня енергія u - це енергія хаотичного руху молекул тіла. Ентальпія i включає в себе енергію руху молекул і роботу, яку вчиняє газ об’ємом v при внесенні його в середовище з тиском р (i = u + p ´ v). Ентропія s характеризує міру теплової взаємодії тіла з довкіллям. Вона змінюється тільки тоді, коли відбувається теплообмін.

При вивченні даної теми студент повинен зрозуміти, що, незважаючи на те, що робота і теплота - два різних способи передачі енергії, загальна їх властивість - передача енергії може відбуватися тільки під час процесу - при змінюванні параметрів стану робочого тіла. При цьому повинна бути умова протікання процесу (рушійна сила) і його результат - зміна характерної для цього процесу властивості.

Так, щоб відбувався теплообмін, потрібні тіла з різною температурою, тобто температура (Т) є потенціалом, рушійною силою теплообміну; щоб вчинялася робота, потрібний силовий вплив, що виникає при різниці тиску, тобто тиск (р) є потенціалом, рушійною силою механічної дії - роботи.

В наслідок силової взаємодії відбувається змінення об’єму - тіло вчиняє роботу l = ò p ´ ¶ v. В наслідок теплової взаємодії відбувається змінення ентропії тіла - передається теплота q = ò T ´ ¶ s.

p T

v s

Площа, яка обмежена лінією процесу, осю v і ординатами, опущеними на неї з точок 1 і 2, є графічне зображення роботи в координатах p - v. Площа, яка обмежена лінією процесу, осю s і ординатами, опущеними на неї з точок 1 і 2, є графічне зображення теплоти в координатах T - s. Відповідно діаграма p - v отримала назву робочої, а діаграма T - s - теплової.

Дві форми аналітичного виразу першого закону термодинаміки:

1) ¶ q = ¶ u + p ´¶ v; 2) ¶ q = ¶ i - v ´¶ p. (5)

Література: Л. 1, з. 16-30, 46-48; Л. 2, з. 29-33, 37-43.

Дата добавления: 2015-06-04