2014-02-18
771
Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики представляет собой частный случай всеобщего закона сохранения и превращения энергии применительно к тепловым явлениям.
Для закрытой системы первый закон (первое начало) термодинамики формулируется следующим образом:
В дифференциальной форме первое начало термодинамики можно записать
(2.24)
где 
¾ элементарное количество теплоты, сообщенное системе;
¾ приращение внутренней энергии системы;
¾ элементарная работа против внешних сил (работа расширения).
Полученное уравнение является математическим выражением первого закона термодинамики. Каждый из трех членов этого соотношения может быть положительным, отрицательным или равным нулю.
Рассмотрим некоторые частные случаи.
1. 
¾ теплообмен системы с окружающей средой отсутствует, т.е. теплота к системе не подводится и от нее не отводится.
Этот процесс называется адиабатным и для него уравнение (2.24) примет вид:
Следовательно, работа расширения, совершаемая системой в адиабатном процессе, равна уменьшению внутренней энергии данной системы. При адиабатном сжатии рабочего тела затрачиваемая из вне работа целиком идет на увеличение внутренней энергии системы.
|
|
|
2. 
¾ при этом объем тела не изменяется, 
.
Такой процесс называется изохорным.
Для изохорного процесса уравнение (2.24) имеет вид
т.е. количество теплоты, подведенное к системе при постоянном объеме, равно увеличению внутренней энергии данной системы.
3. 
¾ внутренняя энергия не изменяется и
т.е. сообщаемая системе теплота превращается в эквивалентную ей внешнюю работу.
Для системы, содержащей 1 кг рабочего тела
(2.25)
или
. (2.26)
Прибавим к правой части выражения (2.26) 
и отнимем , тогда
Тогда
(2.27)
С учетом выражения (2.22), получим
(2.28)
В уравнении (2.28) выражение
называется технической работой.
Тогда уравнение (2.28) можно представить в виде
. (2.29)
Выражение (2.29) также представляет собой первое начало термодинамики.
В интегральной форме первое начало термодинамики можно представить в виде
(2.30)
или
(2.31)
