Первое начало термодинамики

Уравнение состояния

Функциональную связь между давлением, объемом и температурой называют термическим уравнением состояния. Для идеального газа (или сильно разреженного газа) – это уравнение Клапейрона – Менделеева

. (1.7)

Для реальных газов известно множество уравнений состояния. Например, для одного моля газа:

а) уравнение Ван-дер-Ваальса

, (1.8)

где a, b – постоянные Ван-дер-Ваальса,которые различаются для разных газов;

б) уравнение Бертло

; (1.9)

в) первое уравнение Дитеричи

; (1.10)

г) второе уравнение Дитеричи

. (1.11)

Первое начало термодинамики по сути дела отражает закон сохранения и превращения энергии в термодинамической системе в количественной форме. Математически оно записывается следующим образом:

, (1.12)

а для элементарного процесса (для малых изменений):

. (1.13)

Смысл (1.12) и (1.13) заключается в том, что теплота, сообщаемая термодинамической системе, идет на увеличение ее внутренней энергии и совершение работы.

Для идеального газа в общем выражение (1.13) может быть записано следующим образом:

, (1.14)

где внешний параметр а_i последовательно принимает значения а ₁, а ₂, а ₃, …, а_n, а обобщенная сила A_i – аналогично А ₁, А ₂, А ₃, …, А_n.

Для реального газа необходимо учесть, что внутренняя энергия зависит от внешних параметров, и тогда с учетом выражения (1.1) будем иметь:

. (1.15)

Первое начало термодинамики выполняется как для равновесных, так и для неравновесных процессов.

Таким образом, первое начало термодинамики устанавливает количественные соотношения превращения одного вида энергии в другие и ее постоянство для изолированных систем, то есть для системы, которая не обменивается с окружающими телами ни веществом, ни энергией.

Дата добавления: 2015-05-26