Первое начало термодинамики. Энтальпия

Первое начало термодинамики устанавливает связь между количеством теплоты, получаемой или отдаваемой системой в ходе процесса, количеством произведенной работы и изменением внутренней энергии. Оно непосредственно вытекает из закона сохранения энергии. Справедливость этого закона подтверждается тем, что ни одно из следствий, вытекающих из него, не находится в противоречии с опытом.

Одна из формулировок I начала термодинамики гласит: «В любом процессе приращение внутренней энергии системы равно количеству сообщенной системе теплоты за вычетом работы, совершаемой системой».

∆U =U₂-U₁= q- A (1.3)

или в дифференциальной форме:

dU = δq–δΑ. (1.4)

Уравнения (1.3) и (1.4) есть математическое выражение I начала термодинамики.

Термином «внутренняя энергия» обозначается величина, характеризующая общий запас энергии системы, включающий энергию молекул, атомов, атомных групп, атомную, ядерную и другие виды энергии за исключением ее кинетической и потенциальной энергии как целого. Из уравнения (1.4) вытекает ряд важных следствий. Так, для кругового процесса (dU=0) всегда соблюдается равенство количества теплоты и работы:

δq = δΑ. (1.5)

Для изотермических (T=const, dT=0), изохорических (dV=0) и изобарных (P=const) процессов уравнение (1.4) соотвестственно принимает вид:

δq = δΑ = pdV (1.6)

δq = dU (1.7)

δq = dU + pdV = d(U+pV). (1.8)

Таким образом, при изобарных процессах теплообмен системы с окружающей стредой приводит к изменению некоторой величины, бесконечно малое изменение которой есть полный дифференциал. Следовательно, величина

H ≡ U + pV, (1.9)

называемая энтальпией, является функцией состояния системы.