Первый закон термодинамики

Дифференциальная форма первого закона термодинамики выглядит так

                                           (3)

Количество теплоты , сообщенное системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии  и на совершение работы  против внешних сил.

Символы  и  означают элементарное количество теплоты и работы. Ни теплота, ни работа не являются функциями состояния и зависят от вида процесса.

Элементарное количество теплоты, подведенное к системе, может быть определено по формуле

                                            (4)

Элементарная работа, совершаемая системой, вычисляется из выражения

,                                              (5)

где р – давление;

  dV – бесконечно малое изменение объема.

    Полной внутренней энергией  данной системы называется энергия движения и взаимодействия микрочастиц (молекул, атомов, электронов и т.п.) этой системы. В термодинамике важна не сама энергия,  а  ее  изменение

при переходе из одного состояния в другое. Поэтому под внутренней энергии ей системы будем понимать только энергию теплового движения частиц вещества (кинетическую энергию поступательного, вращательного и колебательного движения молекул) и взаимно потенциальную энергию (обусловленную силами межмолекулярного взаимодействия). Так как внутренняя энергия системы зависит только от состояния этой системы (например, V и T), то   является полным дифференциалом.

Применение первого закона термодинамики к процессам идеального газа

Идеальным называется газ, который удовлетворяет следующим условиям:

1. Силы взаимодействия между молекулами отсутствуют;

2. Собственный объем молекул газа мал по сравнению с объемом сосуда, содержащим газ.

3. Столкновение молекул газа между собой и стенками сосуда являются абсолютно упругими ударами.

Состояние идеального газа описывается уравнением Менделеева-Клапейрона

                                                (6)

Ввиду отсутствия сил взаимодействия между молекулами идеального газа его внутренняя энергия представляет собой только кинетическую энергию хаотического движения молекул. Она зависит только от температуры и не зависит от объема.

Изопроцессом называется процесс, происходящий при одном постоянном параметре.

1. Изохорический процесс происходит при постоянном объеме V =const.

Первый закон термодинамики для изохорического процесса выглядит так

                                                   (7)

так как

                                                      (8)

т.е. газ не совершает работы, и все тепло, сообщенное ему, идет только на увеличение его внутренней энергии.