Формулировки, математическое выражение первого закона термодинамики
Пусть к закрытой термодинамической системе подведено некоторое количество теплоты Q, которая идет на увеличение внутренней энергии U и на совершение системой работы расширения А. Тогда первый закон может формулироваться так: в любом термодинамическом процессе приращение внутренней энергии системы ДU = U2 — U1 равно количеству сообщаемой системе теплоты минус количество работы А, совершаемой… Читать ещё >
Формулировки, математическое выражение первого закона термодинамики (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Первый закон (начало) термодинамики — это закон сохранения и превращения энергии (ЗСПЭ) в применении к тепловым процессам, т.е. процессам, связанным с превращением теплоты в работу. ЗСПЭ, открытый Г. Лейбницем и М. В. Ломоносовым — это универсальный закон природы, применимый к явлениям в макросистемах и системах с малым числом молекул. Первоначально был установлен в механике, затем распространен в теории электричества.
Пусть к закрытой термодинамической системе подведено некоторое количество теплоты Q, которая идет на увеличение внутренней энергии U и на совершение системой работы расширения А. Тогда первый закон может формулироваться так: в любом термодинамическом процессе приращение внутренней энергии системы ДU = U2 — U1 равно количеству сообщаемой системе теплоты минус количество работы А, совершаемой системой:
(1.5).
Математическая запись первого закона термодинамики в дифференциальной форме для элементарного процесса имеет вид:
(1.6).
Другие формулировки первого закона термодинамики гласят:
- 1. В любой изолированной термодинамической системе общее количество энергии постоянно. Для изолированных термодинамических систем дQ = 0 и дA = 0, тогда dU = 0 и U = const, т. е. внутренняя энергия в изолированной системе величина постоянная.
- 2. Разные формы энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных количествах.
- 3. Вечный двигатель первого рода невозможен (нельзя создать машину, которая производила бы механическую работу без затраты энергии).
- 4. В любом процессе тепло, сообщаемое системе, идет на увеличение внутренней энергии и работу, совершаемую системой.
Первый закон термодинамики был сформулирован в середине XIX в. Р. Майером и независимо от него Д. Джоулем. Г. Гельмгольц включил в уравнение первого закона наряду с механической другие виды работ. Если в термодинамической системе имеет место только работа расширения (р), тогда.
(1.7).
(1.8).
(1.9).
Математическое выражение первого закона термодинамики в дифференциальной форме иногда представляют так:
(1.10).
Последнее выражение включает A? — «полезную» работу, т. е. все виды работы, не связанные с изменением объема. Например, «полезная» работа за счет электрических сил, химических превращений и т. д.
Для открытых термодинамических систем математическое выражение первого закона имеет вид.
(1.11).
где Em — энергия, связанная с изменением массы термодинамической системы.