Първият закон на термодинамиката

Първи старт (първи закон) закон на термодинамиката - това е законът за запазване и трансформация на енергия на термодинамична система.

Според първия закон на термодинамиката, работа може да се извършва само от топлината или някаква друга форма на енергия. Следователно, действието и количеството топлина се измерва в същите единици - джаула (и енергия).

Първият закон на термодинамиката е формулиран от немския учен Ю. Л. Майер през 1842 г. и потвърдени експериментално от английския учен Джон. Джоел през 1843

Първият закон на термодинамиката е формулиран по следния начин:

Промяната във вътрешната енергия на системата по време на своя преход от едно състояние в друго, е равна на сумата от външни сили и количеството топлина. преносната система:

където δU - промяна във вътрешната енергия, А - работа външни сили, Q - количество топлина прехвърля в системата.

От (δU = A + Q) следва закона за запазване на вътрешната енергия. Ако системата е изолиран от външни влияния, тогава = 0 и Q = 0 и следователно δU = 0.

Ако всички процеси, които се случват в една изолирана система, вътрешната енергия остава постоянна.

Ако системата не работи, а не външна сила, то уравнението (δU = A + Q) се изписва така:

,

където А '- работата, извършена от системата (A' = -А).

Размерът на прехвърлени към системата топлина, има промяна в своята вътрешна енергия и да направи работата на системата на външни органи.

Първият закон на термодинамиката може да се формулира като невъзможност за вечно движение от първи вид, който е извършвал работа, без да прави енергия от всеки източник (т.е.. Д. Само за сметка на вътрешната енергия).

В действителност, ако тялото не се доставя топлина (Q-0), на операция ". в съответствие с уравнението, то се осъществява само за сметка на загуба на вътрешния енергиен A '= -δU. След захранването ще бъдат изчерпани, двигателят спира да работи.

Трябва да се помни, че в работата си. и количеството топлина, са характерни за промяна на вътрешния енергиен на процеса, така че не може да се каже, че системата съдържа определено количество топлина или работа. Системата има само определен вътрешна енергия във всяка държава.

Прилагане на първия закон на термодинамиката на различни процеси.

Помислете за прилагането на първия закон на термодинамиката към различни термодинамични процеси.

Изохорен процес.

функция Р (Т) на термодинамичен схема, изобразена isochore.

Изохорен (изохорен) процес - термодинамичен процес срещащи се в системата при постоянен обем.

Изохорен процес може да се проведе в газове и течности затворени в съд с постоянен обем.

Когато обем изохорен процес газ не се променя (δV 0 =) и, според първия закон на термодинамиката,

т. е. изменение на вътрешната енергия е равна на количеството топлина, прехвърля, т. к. работата (А = rδV = 0) газа не се извършва.

Ако газът се загрява, след което Q> 0 и δU> 0. вътрешните си енергия се увеличава. При охлаждане газ Q <0 и δU <0. внутренняя энергия уменьшается.

Изотермични процес.

Изотермични процес графично изотерма.

Изотермична процес - термодинамична процес срещащи се в системата при постоянна температура.

. Като изотермичен метод вътрешната енергия на газа не се променя, виж формула (Т = конст), тогава всички предава размера на газ на топлина отива операция на точкуване:

При получаване на топлина газ (Q> 0), тя изпълнява работа (А '> 0). Ако газът се отказва топлина към околната среда Q <0 и A' <0. В этом случае над газом совершается работа внешними силами. Для внешних сил работа положительна. Геометрически работа при изотермическом процессе определяется площадью под кривой p(V) .

Изобарен процес.

Gibbs термодинамичен процес схема, изобразена isobars.

Gibbs (изобарно) процес - термодинамичен процес срещащи се в системата с постоянна р налягане.

Примери за изобарен процес е разширяването на газ в цилиндъра с това пеша свободно натоварени бутало.

Когато изобарен процес, съгласно формула, количеството топлина се предава на газ е да промени вътрешната енергия и δU извършване на операция "при постоянно налягане:

Заетостта на идеален газ се определя от графика на р (V) за изобарен процес (A '= pδV).

За идеален газ при изобарно обем процес пропорционална на температурата. в реални газове от консумираната в промяна на средната енергия на частиците на взаимодействие топлина.

Адиабатно процес.

Адиабатен процес (адиабатен метод) - това е термодинамичен процес срещащи се в системата без топлообмен с околната среда (Q = 0).

Адиабатичната изолационна система се постига приблизително Дюаров съдове, в така наречените адиабатни мембрани. На адиабатно изолирана система не се отразява промяната в температурата на околните органи. Нейната вътрешна енергия U може да се промени само чрез работата, извършена от външни органи в системата, или на самата система.

Съгласно първия закон на термодинамиката (δU = А + В), в адиабатен система

където А - работа на външни сили.

Когато адиабатно разширение на газ <0. Следовательно,

,

означава, че намаляването на температура под адиабатно разширение. Това води до факта, че налягането на газа се намалява по-рязко, отколкото в процеса на изотермичен. Фигура 1-2 по-долу адиабатно разширяване между две изотерми графично илюстрира това. Площ под адиабатно числено равно на работата на газа по време на адиабатно разширение на V1 на звука. да V2.

Адиабатичната компресия води до повишаване на температурата на газа, който е в резултат на еластични сблъсквания на газови молекули с буталото на средните кинетична енергия се увеличава, за разлика от разширение, когато намалява (в първия случай скоростта на газови молекули увеличава, във втория - намалява) ...

Рязкото затопляне на въздуха в адиабатно компресиране използва в дизелови двигатели.

Топлинен баланс уравнение.

В затворен (изолирани от външни органи) Промяната термодинамична система на вътрешната енергия на системата тяло δU1 не може да доведе до промяна на вътрешната енергия на цялата система. Ето защо,

Ако в системата не извършва никаква работа не телата, а след това, според първия закон на термодинамиката, промяната във вътрешната енергия на тялото се извършва само чрез обмен на топлина с другите органи на системата: δUi = Чи. Като се има предвид, получаваме:

,

Това уравнение се нарича уравнение на топлинния баланс. Има Qi - брой на топлина. получени или изчиства -тата тяло. Всеки от размера на топлина може да означава Qi топлина или абсорбира през топене на орган, изгаряне, изпаряване или кондензация на парата, такива процеси да възникне, ако различни органи на системата и ще определят подходящи съотношения.

уравнение Heat баланс е математически израз на закона за запазване на енергията по време на обмена на топлина.