Первый закон термодинамики

Изменение состояния газа может произойти при тепловом, механическом или совместном воздействии. Тепловое воздействие осуществляется подводом или отводом тепла от газа. Механическое воздействие выражается в совершении газом некоторой работы или приложении к газу работы, например при сжатии газа.

Эквивалентность тепла и работы - результат выполнения первого закона термодинамики, являющегося частным случаем более общего закона сохранения энергии.

В дифференциальной форме первый закон термодинамики можно записать в виде

dq = du + dl,

В данном выражении q, u и l – удельные значения теплоты, внутренней энергии и работы. Первый закон термодинамики можно сформулировать следующим образом:

Теплота, подведенная к газу распределяется на изменение его внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.

Внутренняя энергия идеального газа включает кинетическую энергию поступательного, вращательного и колебательного движения молекул. В общем случае для реальных газов она включает также энергию взаимодействия молекул друг с другом, внутриатомную, внутриядерную и др. виды. Для идеального газа внутренняя энергия однозначно определяется его абсолютной температурой. Изменение внутренней энергии 1 кг газа определяется по формуле

du = с_vdT,

где с_v - удельная теплоемкость при постоянном объеме (изохорная теплоемкость).

В качестве условного начала отсчета внутренней энергии обычно принимают температуру 0 K или 0⁰С. Если рассматривать подвод тепла при постоянном давлении, то

dq = с_pdT,

где с_p - удельная теплоемкость при постоянном давлении (изобарная теплоемкость).

Тогда элементарная работа расширения газа в соответствии с первым законом термодинамики составит

С другой стороны элементарная работа является произведением давления на элементарное изменение объема 1 кг газа, т.е.

Дата добавления: 2013-12-13