Первое начало термодинамики. Применение первого начало термодинамики к изопроцессам и адиабатическому процессу идеального газа

Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии длятермодинамических систем. Первое начало термодинамики — это обобщение закона сохранения энергии с учётом тепловых процессов. Его формулировка: количество теплоты, сообщённое системе, расходуется на выполнение работы против внешних сил и изменение её внутренней энергии:

Первому началу термодинамики можно дать другую формулировку, если учесть, что dA=dQ-dU, т.е.

dA dQ.

(20.2)

На основании (20.2) первое начало термодинамики можно сформулировать следующим образом: невозможно построить тепловой двигатель, который совершал бы работу большую, чем количество затраченной теплоты.

Применим первое начало термодинамики к различным изопроцессам.

1. Изохорный процесс (V=const). В этом процессе объём системы остаётся постоянным, поэтомуdA=PdV=0иdQ=dU. В изохорном процессе теплота, подведенная к системе, полностью расходуется на изменение её внутренней энергии.

2. Изобарный процесс (Р=сonst). Так как объём изменяется, то при подведении теплоты к системе она частично превращается в работу и поэтому первое начало термодинамики имеет вид:dQ=dA+dU.

Вычислим согласно (19.2) работу, совершаемую системой при изобарном процессе

.

(20.3)

3. Изотермический процесс (T=const). При постоянной температуре изменения внутренней энергии идеального газа не происходит:dU=0, поэтомуdQ=dA.

В изотермическом процессе вся теплота, подведенная к газу, расходуется на совершение работы.