Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики - это закон сохранения и превращения энергии в термодинамических процессах.

Изменить внутреннюю энергию системы можно двумя способами: совершая над системой работу(например, сжимая газ в цилиндре с помощью поршня) или сообщая системе теплоту(например, нагревая газ в герметичном сосуде).

Рассмотрим замкнутую, макроскопически неподвижную систему, не находящуюся во внешних силовых полях и проанализируем с энергетической точки зрения равновесный процесс перехода системы из какого-либо начального состояния 1 в другое состояние 2.

Изменение внутренней энергии системы ΔU = U₂ – U₁, втаком процессе равно разности между количеством теплоты Q, полученным системой, и работой А,совершенной системой против внешних сил

ΔU = Q - Aили Q = ΔU + А

Первое начало термодинамики: теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил.

В дифференциальной форме:

δQ = dU + dA,

где dU(полный дифференциал) — бесконечно малое изменение внутренней энергии системы, δ А— элементарная работа, δQ — бесконечно малое количество теплоты. δA и δQ не являются полными дифференциалами.

Дело в том, что внутренняя энергия системы является однозначной функцией состояния системы. Отсюда следует, что при совершении системой произвольного процесса, в результате которого она вновь возвращается в исходное состояние, полное изменение внутренней энергии системы равно нулю (). Ни работа, ни теплота не являются функциями состояния системы.

Все величины, входящие в первое начало термодинамики, могут быть как положительными, так и отрицательными. Если к системе подводится теплота,то δQ > 0; если от системы отводится теплота,то δQ < 0. Если системасовершает работу над внешними телами, то δA>0, если же над системойвнешние силы совершают работу, то δА <0.

Другая формулировка первого начала термодинамики связана с тем, что если система периодически возвращается в первоначальное состояние, и, следовательно, ΔU = 0, тоА = Q,т. е. вечный двигатель первого рода — периодически действующий двигатель, который совершал бы большую работу, чем сообщенная ему извне энергия, — невозможен.

Дата добавления: 2015-07-02