Virtual Laboratory Wiki
Advertisement
Начала термодинамики
Thermodynamics navigation image.svg
Статья является частью серии «Термодинамика».
Нулевое начало термодинамики
Первое начало термодинамики
Второе начало термодинамики
Третье начало термодинамики
Разделы термодинамики
Начала термодинамики
Уравнение состояния
Термодинамические величины
Термодинамические потенциалы
Термодинамические циклы
Фазовые переходы
править

Первое начало термодинамики — одно из основных положений термодинамики, являющееся, по существу, законом сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам.

Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX века в результате работ Ю. Р. Майера, Джоуля и Г. Гельмгольца. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя 1-го рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

Формулировка

1) Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.

2) Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.


Первый закон (первое начало) термодинамики можно сформулировать так:

«Изменение полной энергии системы в квазистатическом процессе равно количеству теплоты , сообщённого системе, в сумме с изменением энергии, связанной с количеством вещества при химическом потенциале , и работы , совершённой над системой внешними силами и полями, за вычетом работы , совершённой самой системой против внешних сил» :

.

Для элементарного количества теплоты , элементарной работы и малого приращения (полного дифференциала) внутренней энергии первый закон термодинамики имеет вид:

.

Разделение работы на две части, одна из которых описывает работу, совершённую над системой, а вторая — работу, совершённую самой системой, подчёркивает, что эти работы могут быть совершены силами разной природы вследствие разных источников сил.

Важно заметить, что и являются полными дифференциалами, а и  — нет. Приращение теплоты часто выражают через температуру и приращение энтропии: .

Случаи

Рассмотрим несколько случаев:

  1. Если , то это означает, что тепло к системе подводится.
  2. Если , аналогично — тепло отводится.
  3. Если , то систему называют адиабатически изолированной.

Обобщая: в конечном процессе элементарные количества теплоты могут быть любого знака. Общее количество теплоты, которое мы назвали просто  — это алгебраическая сумма количеств теплоты, сообщаемых на всех участках этого процесса. В ходе процесса теплота может поступать в систему или уходить из неё разными способами.

При отсутствии работы над системой и потоков энергии-вещества, когда , , , выполнение системой работы приводит к тому, что , и энергия системы должна убывать. Из ограниченности энергии как раз и следует невозможность двигателя первого рода, выполняющего бесконечную работу за счёт собственной энергии

Первое начало термодинамики:

а) при изобарном процессе

б) при изохорном процессе (A=0)

в) при изотермическом процессе

См. также


Внешние ссылки

Первый закон термодинамики в теории относительности

af:Die wet van die behoud van energie ca:Primer principi de la termodinàmica cs:První termodynamický zákon da:Termodynamikkens 1. lov de:Thermodynamik#Erster Hauptsatz el:Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος en:First law of thermodynamics eo:Unua leĝo de termodinamiko es:Primera ley de la termodinámica fr:Premier principe de la thermodynamique he:החוק הראשון של התרמודינמיקה hr:Prvi zakon termodinamike id:Hukum pertama termodinamika it:Primo principio della termodinamica ko:열역학 제1법칙 nl:Eerste wet van de thermodynamica pl:Pierwsza zasada termodynamiki sk:Prvá termodynamická veta sl:Prvi zakon termodinamike sr:Први принцип термодинамике th:กฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ uk:Перший закон термодинаміки vec:Primo prinsipio de ła termodinàmica zh:热力学第一定律

Advertisement