Первое начало термодинамики

Первый закон термодинамики — закон сохранения энергии — утверждает, что во всех тепловых превращениях энергия не возникает из ничего и не исчезает никуда, а остается постоянной.

Если к системе подводится теплота ДQ, то она расходуется на приращение внутренней энергии системы AU и совершение системой работы Д W: Д (2 = Д[/ + AW.

Из этого начала вытекает невозможность существования вечного двигателя первого рода, который мог бы совершать работу без внешнего источника энергии. Поскольку часть энергии внешнего источника переходит в энергию хаотического теплового движения молекул (тепловые потери!), то невозможно полностью затратить его энергию на получение работы. Это подтвердил опыт конструирования уже первых тепловых машин. Было выявлено, что их коэффициент полезного действия всегда меньше единицы, поскольку часть теплоты неизбежно рассеивается в окружающую среду.

Практически у каждой семьи на кухне работает тепловая машина — бытовой холодильник. В нем роль нагревателя выполняют охлаждаемые продукты; в качестве рабочего тела выступает фреон; холодильником выступает окружающий воздух. За счет работы компрессора тепловая энергия продуктов отнимается от них и передается окружающей среде. Периодические процессы конденсации и испарения рабочего тела протекают за счет внешнего {по отношению к холодильнику) источника энергии: используется электрический ток.

Таким образом, каждая тепловая машина включает три компонента — нагреватель, рабочее тело, холодильник.