Первый закон термодинамики

Из закона сохранения и превращения энергии следует, что изменение энергии системы равно сумме работы , совершенной над ней внешними телами, и сообщенного eй тепла Q: (3.4.28.)

или теплота, сообщенная газу, идет на изменение его энергии и на работу , совершаемую газом против внешних сил: (3.4.28’.)

При этом предполагается, что Q, , А и А' измерены в единицах одной системы.

В термодинамике обычно рассматриваются макроскопически неподвижные системы, для которых изменение полной энергии равно изменению внутренней энергии , так что . (3.4.29.)

Тепло, сообщенное системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил ( первый закон термодинамики ).

Первый закон термодинамики записывают для изменения состояния системы, вызванного сообщением ей малой теплоты , совершением системой элементарной работы и приводящего к малому изменению внутренней энергии. (3.4.30.)

(представляет собой полный дифференциал, т.к. при совершении системой произвольного процесса, в результате которого она возвращается в исходное состояние, полное изменение внутренней энергии системы равно нулю: . и не являются полными дифференциалами).

Если система представляет собой периодически действующую машину, в которой газ, пар или другое рабочее тело в результате совершения кругового процесса возвращается в исходное состояние, то и A = Q. Следовательно, нельзя построить периодически действующий двигатель, который совершал бы работу, большую подводимой к нему извне энергии (вечный двигатель первого рода невозможен).

Первое начало термодинамики при различных процессах:

1. изохорический : ,

т.е. теплота, сообщенная газу, полностью идет на изменение его внутренней энергии: ; (3.4.31.)

1. изобарический : ,

поэтому (3.4.32.)

или ; (3.4.32’.)

1. изотермический : , (3.4.33.)

т.е. теплота, сообщенная газу, полностью идет на совершение газом работы против внешних сил;

4. адиабатический -все быстро протекающие процессы: , т.е. работа совершается газом за счет изменения внутренней энергии: или . (3.4.34.)

Уравнение Пуассона. При адиабатическом процессе давление идеального газа и его объем связаны соотношением . (3.4.35.)

где отношение молярных (или удельных) теплоемкостей газа при постоянном давлении и объеме.

Начальное и конечное значения давления, объема и температуры связаны соотношениями:

, , . (3.4.36.)

Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатический процессы имеют общую особенность – они происходят при постоянной теплоемкости. В первых двух процессах теплоемкости равны и , в изотермическом процессе теплоемкость равна , в адиабатическом теплоемкость равна нулю.

Дата добавления: 2014-01-07