Первое начало термодинамики

Как определялось ранее в §1 главы 1, внутренней энергией U термодинамической системы называется полная энергия молекул, входящих в состав этой термодинамической системы, равная сумме потенциальной и кинетической энергий всех молекул. С ростом температуры растет средняя кинетическая энергия молекулы , а значит, растет и внутренняя энергия системы U. Таким образом, при прочих равных условиях большей внутренней энергией обладает более нагретое тело.

Если привести в соприкосновение два тела с разными температурами, то наблюдается теплообмен - процесс передачи энергии без совершения работы.

Количество энергии, переданной в результате теплообмена, называется количеством теплоты Q.

Единица количества теплоты – джоуль (Дж). Внесистемная единица - калория (кал) – есть количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 1°С. 1 кал = 4,186 Дж.

Способы теплообмена.

1. Теплопроводность – процесс теплообмена, в котором энергия передается посредством столкновения молекул друг с другом от молекул с большей кинетической энергией к молекулам с меньшей кинетической энергией.

2. Конвекция – способ передачи энергии путем перемещения большого числа молекул на значительные расстояния.

3. Излучение – способ теплообмена, в котором энергия передается посредством электромагнитных волн. Этот способ теплообмена может происходить без непосредственного соприкосновения обменивающихся энергией тел.

Изменение внутренней энергии термодинамической системы может быть осуществлено всего двумя принципиально различными способами: совершение работы и теплообменом.

В первом случае изменение внутренней энергии D U ₁ равно работе внешних сил A ¢ над этой системой: , где A – работа, совершаемая термодинамической системой над внешними телами.

Во втором случае изменение внутренней энергии D U ₂ равно количеству теплоты Q, переданной системе: .

В общем случае изменение внутренней энергии равно . Тогда аналитическое выражение для первого начала термодинамики принимает вид:

. (2.1.1)

Учитывая, что , получим другое выражение, более удобное при решении задач.

. (2.1.2)

Дата добавления: 2014-01-05