Termodinamică studii cantitative modele de conversie a energiei datorită mișcării termice a moleculelor. termodinamica practic constau din două legi fundamentale, care sunt o generalizare a experienței seculare a activității umane și numită lege a termodinamicii. Prima descrie începutul latura cantitativă și calitativă a proceselor de conversie a energiei; doua lege dă o indicație a direcției acestor procese.
Unul dintre conceptele de bază ale termodinamicii este energia internă.
Sub U energetică internă a termodinamicii înțelege energia de mișcare termică a particulelor care alcătuiesc sistemul, iar energia potențială a poziției lor relativă.
Pentru un gaz ideal energia potențială a interacțiunii dintre molecule este considerat a fi zero, iar energia internă a unui gaz ideal reprezintă doar energia cinetică a mișcării termice. Prin urmare, energia internă a unui mol de gaz ideal este:
energie internă pentru # 957; mol:
Formula (8.1.1) că energia internă a unui gaz ideal este proporțională cu temperatura absolută.
Energia internă are următoarele proprietăți:
- într-o stare de echilibru termic a sistemului care particulele se mișcă, astfel încât puterea lor deplină tot timpul egală cu energia internă;
- energie internă - amploarea aditivului, adică energia internă a unui sistem de corpuri este egală cu suma energiilor interne ale organismelor care formează sistemul;
- energia internă a sistemului este o singură valoare în funcție de starea sa. și anume fiecare stare a sistemului este doar o valoare a energiei este inerentă; Acest lucru înseamnă că modificarea internă a energiei în timpul tranziției de la un stat la altul nu depinde de calea de tranziție. Schimbarea valoare nu este independentă de tranziție în termodinamica se numește o funcție de stat: DU = U2 U1 nu depinde de tipul de proces sau
în cazul în care U2 și U1 - valori ale energiei interne în statele 1 și 2. Aici dU - diferențiale totale. Schimbarea de energie internă a sistemului poate avea loc în cazul în care: 1) sistemul primește din exterior sau organismele din jur oferă o anumită energie sub orice formă; 2) sistemul funcționează împotriva acționează asupra forțelor externe ea.
Prima lege a termodinamicii.
Lucrări în termodinamică.
Prima lege a termodinamicii exprimă legea de conservare a energiei pentru fenomenele macroscopice, în care unul dintre parametrii esențiali care determină organele de stat este temperatura. Există două formulări ale primei legi a termodinamicii.
1) increment energia internă a sistemului este întotdeauna egal cu valoarea muncii efectuate de către sistemul A „și cantitatea de căldură a sistemului raportat Q:
2) De obicei, în loc să lucreze A „se face de către organismele externe ale sistemului, luând în considerare munca A, egal cu (-A“) realizat de către sistem asupra organismelor externe. Substituind (-A) în loc de A „și Q exprimată în ecuația (1), obținem:
Ecuația (8.2.1 b) exprimă prima lege a termodinamicii: caldura, mesajele de sistem în procesul de schimbare a statutului său, este cheltuit pe modificarea energiei sale interne și pentru a realiza un lucru împotriva forțelor externe.
Energia internă și poate crește și descrește ca sistemul de transfer de căldură. În cazul în care scade de energie (DU = U2 U1 <0), то согласно (8.2.1,б) А>Q, adică Sistemul executa de locuri de muncă din cauza căldurii primite Q, și prin energia internă de capital este egală cu scăderea (DU = U1 -U2).
De multe ori este necesar pentru a sparge acest proces într-o serie de procese elementare, fiecare dintre care corespunde unei modificări foarte mică a parametrilor de sistem. Ecuația (8.2.1, b) pentru procesul elementar în formă diferențială:
în cazul în care dU - mica schimbare în energie internă; # 948; Q - cantitatea de căldură elementară; # 948; Și - lucrul elementar.
Între dU. # 948; Q și # 948; Dar există o diferență fundamentală. Energia internă este o funcție de starea corpului. Prin urmare, variația sa depinde numai de stările inițiale și finale ale corpului. De lucru și cantitatea de căldură nu depinde numai de aceste state, dar, de asemenea, cu privire la metoda de efectuare a procesului. Acestea nu sunt funcții de stat, și sunt funcții ale procesului termic. În ceea ce privește activitatea și căldura nu poate fi ridicată întrebarea: ce este căldura sistemului în această stare. În consecință, căldura caracterizează transferul intern al energiei de la un sistem la altul sub formă de căldură, adică alimentarea cu căldură nu se caracterizează și procesul. Prin urmare, în ecuația primei legi a termodinamicii dU este o diferențială totală, o # 948; Q și # 948; Un diferențialele nu sunt complete, dar reprezintă numai cantități mici.
Din ecuațiile (8.2.1, b) și (8.2.2), că în cazul în care procesul este circulară, adică ca rezultat al acestuia, sistemul revine la starea inițială, DU = 0, și, prin urmare, Q = A. Procesul ciclic toată căldura primită de sistem, este producerea de muncă externe.
Dacă U1 = U2 și Q = 0, A = O. Acest lucru înseamnă că procesul nu este posibil, singurul rezultat al care este producția de muncă fără modificări au fost făcute în alte organisme, și anume mișcare perpetuă imposibilă - mașină de mișcare perpetuă a primului tip.
Să considerăm un proces de expansiune a gazelor. Lăsați gaz închis într-un recipient cilindric, închis piston mobil (Fig.8.1).
Să presupunem că gazul se dilată. Acesta se va deplasa pistonul și pentru a lucra pe ea. Când mică deplasare = DH h2 -h1 gaz funcționează
unde F silil, cu care acționează gazul pe piston.
obținem că lucrarea elementară
# 948; A = p # 903; S # 903; dh = p # 903; dV (8.2.3)
unde dV = S # 903; dh - schimbări mici în volum de gaz, p - presiunea gazului la începutul DH.
Lucrările efectuate în modificări de volum finale ar trebui să fie calculată prin integrare. Finalizarea lucrărilor de extindere:
In graficul de presiune, în funcție de volum a gazului (Figura 8.2.) Zona de lucru a figurii este delimitată de două ordonate și p function (V).
Să presupunem că modificările sistemului de la un stat la altul, ceea ce face lucrarea de expansiune, dar în două moduri diferite I și II: p1 (V) și p2 (V).