double arrow

Сущность первого закона термодинамики


Занятие №14.

Тема 5. Первый закон термодинамики.

Первый закон термодинамики является основой термодинамической теории и имеет огромное прикладное значение при исследовании термодинамических процессов. Совокупность изменений состояния термодинамической системы при переходе из одного состояния в другое под воздействием окружающей среды называют термодинамическим процессом. Он может быть равновесным и неравновесным.

Равновесный процесс – процесс, проходящий через равновесные состояния, т.е. когда параметры газа одинаковы во всех точках объема. Равновесные процессы протекают настолько медленно, что в любой момент времени между рабочим телом и окружающей средой устанавливается равновесие.

Основное условие равновесности - бесконечно медленное протекание процесса при бесконечно малой разности температуры и давления между окружающей средой и рабочим телом.

Реальные процессы неравновесные. Неравновесность реальных процессов определяется, прежде всего, тем, что под влиянием внешних условий они протекают с конечными скоростями и в рабочем теле не успевает устанавливаться равновесное состояние. Равновесные процессы для любого момента времени имеют фиксированные значения основных параметров, поэтому изображаются графически, с помощью диаграмм, например PV-диаграмм.




Первый закон термодинамики является законом сохранения и превращения энергии:
"Энергия не исчезает и не возникает вновь, она лишь переходит
из одного вида в другой в различных физических процессах".

По-другому это закон можно формулировать так: для того чтобы изменит внутреннюю энергию тела (повысить температуру тела), нужно либо совершить над ним работу, либо передать какое-либо количество теплоты ему. Например, если мы хотим согреть руки, то можно погреть их у батареи, либо потереть друг об друга (совершить над ними работу).

Для термодинамических процессов закон устанавливает взаимосвязь между теплотой, работой и изменением внутренней энергии т/д системы:
"Теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение энергии системы и совершение работы".

Уравнение первого закона термодинамики имеет следующий вид:

Q = (U2 – U1) + L ,

где Q - количества теплоты подведенная (отведенная) к системе;
L - работа, совершенная системой (над системой);
(U2 – U1) - изменение внутренней энергии в данном процессе.

Если:
Q > 0 – теплота подводится к системе;
Q < 0 – теплота отводится от системы;
L > 0 –работа совершается системой;
L < 0 – работа совершается над системой.

Для единицы массы вещества уравнение первого закона термодинамики имеет вид: q = Q /m = (u2 – u1) + l .

1-й закон т/д указывает, что для получения полезной работы (A) в непрерывно действующем тепловом двигателе надо подводить (затрачивать) теплоту (Q).

Двигатель, постоянно производящий работу и не потребляющий никакой энергии называется вечным двигателем I рода.

Из этого можно высказать следующее определение 1-го закона термодинамики:
" Вечный двигатель первого рода невозможен".







Сейчас читают про: