Legea conservării și transformării energiei - una din legile fundamentale, care sunt valabile pentru natura neînsuflețită și anima. Cel mai important în ea - poziția echivalenței de căldură și de muncă ca diferitele forme de energie. Sistemul de izolare nu poate comunica cu mediul sau substanța sau energia. Ea cele mai multe ori este într-o stare statică, dar aceste condiții sunt greu realizabil. În cazul în care există doar un schimb de energie, numit un sistem închis, iar în cazul în care energia și materia - deschisă. Există sisteme, amplasate în așa-numitul shell adiabatică - un sistem închis, aproape nici căldură schimbate (de exemplu, un capac tigaie, termos). La echilibru, nici una dintre proprietățile sistemului nu se schimba cu timpul.
Valoarea Funcții sostoyaniya- determinată în mod unic la echilibru. Găsirea aceste funcții și modul de calcul al modificărilor lor în timpul trecerii de la o stare la o altă parte a problemei termodinamicii. Dar valorile absolute nu sunt importante, și timpul ca parametru in termodinamica nu apare. De fapt, termodinamica clasică a echilibrului - l thermostatics. In plus, aceasta consideră procesele care au loc printr-o serie de stări de echilibru, adică. E., reversibila. Iar balanța într-o stare statică corespunde cu moartea sistemului. Dar nu oferă rezultate importante, deoarece introducem conceptele sale de bază, și vor fi în viitor, prin transformări formale să ia în considerare natura dinamică a obiectelor și a sistemelor.
întreaga energie a corpului este suma energiei cinetice a mișcării a corpului ca întreg, din cauza potențialului energetic în intensitatea câmpului extern și energia internă.
energie internă - aceasta este, de obicei, energia cinetică a mișcării aleatoare (termică) a particulelor sale și potențialul energetic lor reciprocă. Ultima include energia și mișcarea oscilatorie a atomilor în molecule și energia atomică. Într-un gaz ideal energia internă - energia mișcării aleatoare a moleculelor. Conceptul de energie intern se referă la stările de echilibru ale sistemelor. Deoarece statele inițiale și finale ale echilibrului, asupra proceselor care au loc între ele, o astfel de limitare nu poate impune.
U energie internă a sistemului se numește o funcție de stat, care în orice procese incrementare care au loc într-un înveliș sistem adiabatic, forțe externe egale cu activitatea sistemului în tranziția de la inițială la starea finală.
Sub teaca adiabatică de stat schimbat doar prin modificarea parametrilor externi. Și activitatea sistemului într-o astfel de cochilie nu depinde de modalitățile de trecere la o stare, ci numai pe statele inițiale și finale. Pentru un astfel de sistem, care a fost transferat de la stat 1 la starea 2, putem scrie: în cazul în care activitatea forțelor externe nu depinde de tipul de drum. Energia internă U poate fi pozitiv sau negativ, deoarece activitatea forțelor externe și înregistrate relația trebuie înțeleasă algebric. Pentru procese cvasi-statice, și anume putem scrie funcționarea sistemului în cadrul proceselor adiabatice se realizează datorită scăderii energiei interne.
Astfel, energia internă este o funcție de parametri care determină starea cu m. E. Această ecuație se numește o ecuație de stare caloric (spre deosebire de ecuația termică de stat de tip pentru gaze ideale). Aceste ecuații rezultă din generalizarea experienței.
Teoria mecanică a căldurii dezvoltate fizician german P. Emanuel, care a adoptat numele Clausius (sub care, și a intrat în istoria științei). Notând că consumat între muncă și se încălzește constanța rezultată se observă numai când raportul dintre procesele ciclice (atunci când organismul revine întotdeauna la starea sa inițială), Clausius a introdus pentru a egaliza cont conceptul de energie internă. Și căldura furnizată în apă, se transformă parțial în energie internă a aburului de expansiune și apă, și parțial - în energia internă care returnează aburul în timpul condensării. Joule a constatat că, atunci când împrăștierea de cantități egale de cele două energii se formează aceeași cantitate de căldură. Ca urmare a Joule Thomson și Helmholtz Clausius aplicat legea de conservare și energia de conversie a fenomenelor electrice (1852): „La fel ca și lucrul mecanic se poate face cu ajutorul căldurii și a curentului electric este capabil să inducă o acțiune mecanică parțial, inclusiv de căldură.“ Thomson această lege sa aplicat fenomene luminoase și procese chimice de activitate vitală a organismelor vii, și apoi - pentru fenomenele electrice și magnetice prin stabilirea expresiei pentru energia câmpului magnetic sub forma unei integrale luate în volum.
raport molar căldura specifică a unei substanțe este determinată de cantitatea de căldură produsă de un mol de substanță la creșterea rezultată a temperaturii: Această căldură este consumată pentru a crește energia internă a unei substanțe și D: energia internă totală determinată de energia cinetică a mișcării de translație a particulelor: unde R = = 8,31 J. / (mol K), N - numărul de moli.
Prin urmare, atunci când se schimbă temperatura și energia internă.
Lucrarea poate fi făcută prin extinderea gazului: dacă gazul este într-un volum constant, A = O și capacitatea calorică molară este determinată numai de schimbarea energiei interne și este notat cu Deci = 12,6 DzhDmol K).
În cazul în care gazul de alimentare cu energie termică a avut o oportunitate de a extinde, se poate calcula de lucru la presiune constantă. Din ecuația de stare a gazului arată că creșterea temperaturii la o presiune constantă conduce la o creștere a volumului, adică
munca Executa este de la primul început al termodinamicii
Miki poate fi scris:
Pentru un mol de gaz, acest lucru înseamnă că, pentru căldura specifică molară la presiune constantă pentru a obține valoarea:
În cazul în care doi atomi sunt conectate într-un fel, ei nu pot începe doar în mișcare în mod constant, dar, de asemenea, să se rotească în jurul unui centru comun de masă. Din moment ce fiecare tip de mișcare trage energia de intrare, variația energiei interne din cauza căldurii furnizate ar trebui să constea în modificarea de rotație și de translație oscilațiile de energie mișcare atunci când
diatomica mișcare molecula de translație ca întreg este posibil să se deplaseze în trei zone egale, deci este firesc să presupunem că energia este împărțită în mod egal între aceste trei domenii. La rotirea moleculă având o formă halteră, cele două direcții sunt echivalente - este o direcție perpendiculară pe axa de alungire a moleculelor în fiecare dintre care aceeași energie trebuie să scadă. În cazul fluctuațiilor (atomi legate între ele ceva ca un arc) schimba energia potențială și cinetică, și pentru fiecare tip de fluctuație contribuie, de asemenea, de energie egală.
Căldura specifică molară de metale are aceeași valoare, egală cu 25,2 DzhDmol K) (Legea Dulong și Petit). Acest lucru se datorează trei grade de libertate a fiecărui atom oscilatii despre poziția sa de echilibru în rețeaua cristalină, și fiecare reprezentând de două ori mai multă energie decât progresivă (unul - privind energia cinetică și unul - pe potentsi-
cial). Dependența capacității de căldură, un ușor diferit pentru diferite metale, nu este în măsură să explice teoria clasică. Mai mult decât atât, din valoarea capacității de căldură molară, nu este clar de ce gazul de electroni care transportă energie la un metal, nu primește căldură. Sau transferă energie prin furnizarea de conductivitate termică și electrică, dar energia în sine nu absoarbe. transformă mister și o capacitate de căldură mare de apă, de trei ori mai mare capacitate de căldură de metale. Toate acestea în nerezolvat întrebările teoria clasică sugerează o structură mai complexă a materiei decât acest model primitiv.
Legea conservării și transformării energiei în mijlocul secolului al XIX-lea. El a dobândit dreptul la legea universală a naturii, care unește pe cei vii și natura neînsuflețită. pe scurt lui declarat după cum urmează: „Energia salvată,“ sau „Căldura primită de sistem, este de a incrementa energia sa internă și producția de muncă externe.“ Acesta a salvat este energia, nu de căldură. Conceptul de energie a permis să ia în considerare toate fenomenele și procesele naturale dintr-un singur punct de vedere, pentru a combina toate fenomenele. Pentru prima dată în știință concept abstract a constituit elementul central, a venit în loc de forță newtonian care corespunde ceva tangibil, intuitiv, concret, cu toate că veșmintele Newton în haine matematice.
Conceptul de „energie“ este ferm stabilit în viața noastră. de multe ori sub puterea de a înțelege capacitatea organismului de a face munca. Lord Kelvin a recunoscut că forța poate să dispară și să apară, iar energia nu este distrusă. Acest concept este în concordanță cu convingerile sale religioase: el credea că Creatorul în momentul creației lumii a dat rezerva lui de energie, iar acest dar divin va dura pentru totdeauna, în timp ce forțele efemere sunt supuse multor vicisitudini, și cu ajutorul lor, fenomene de țesătură mondială tranzitorie.
Prima lege a termodinamicii asociate cu legea conservării și transformării energiei se concentrează asupra energiei interne: incrementul energiei interne în tranziția de la un stat la altul este suma activității forțelor externe asupra sistemului și cantitatea de căldură primită de către sistem. Necesită conservarea energiei unui sistem izolat, dar nu indică direcția în care procesele pot apare în natură. Această tendință indică începutul celei de a doua. Mai mult decât atât, a doua lege introduce o scală de temperatură, care nu au legătură cu mediul de lucru și dispozitivul termometru. Doi începe să permită stabilirea unei multitudini de relații cantitative precise între diferiții parametri ai corpurilor macroscopice în condiții de echilibru termodinamic sau în apropierea acestuia.