Первый закон термодинамики. Работа в термодинамике

Работа в термодинамике

Рассмотрим газ, находящийся в цилиндре с невесомым поршнем. Площадь поршня S (рис. 25).

Рис. 25	Рис. 26	Рис. 27

К газу подвели тепло Q и газ расширился, переместив поршень на величину dx. При этом газ совершил работу

; но

здесь P – давление газа в цилиндре, равное внешнему; – изменение объема газа. Следовательно:

;

Численное значение работы можно определить графически. Из рис. 26 видно, что работа равна площади прямоугольника со сторонами P и dV.

Если система переходит из С ₁ в С ₂, а переход описывается функцией , то:

Графически работа также численно равна площади фигуры под зависимостью .

Если процесс происходит по замкнутой кривой, то работа в этом случае не равна нулю. Численное значение работы равно площади замкнутой фигуры (рис. 27).

Это закон сохранения энергии, записанный для тепловых процессов.

Здесь Q – тепло, сообщенное системе; Δ U – изменение внутренней энергии системы; A – работа совершенная системой.

Если система представляет собой периодически действующую машину, которая в результате процесса возвращается в первоначальное состояние, то в этом случае

;

т.е. работа может быть совершена только при подводе энергии (теплоты). Нельзя построить вечный двигатель первого рода.

Первый закон термодинамики удобнее записывать для малого количества теплоты

Дата добавления: 2014-11-07