Undang-undang pertama termodinamik - ia adalah permulaan segala sesuatu

Subjek kajian termodinamik adalah tenaga dalam semua bentuk dan yang paling penting, peralihan tenaga dari satu bentuk ke bentuk lain. Secara kebetulan bahawa istilah ini berasal pada zaman awal penyelidikan dalam bidang penyelidikan tenaga, dan pada masa itu senarai yang berbeza jenis tenaga masih kecil - mekanikal dan terma. Oleh itu, nama "Termodinamik" paling tepat mencerminkan intipati objek - gerakan (pemindahan), dan penukaran haba ke dalam kerja mekanikal dan sebaliknya. Secara beransur-ansur konsep mencirikan proses haba: haba pelakuran, kapasiti haba, dan, akhirnya, jumlah unit haba - kalori (1772 M.Vilke). Ia akan mengambil masa dan akan digubal undang-undang pertama termodinamik, tetapi setiap langkah adalah hasil daripada kerja keras ramai penyelidik.

Untuk mengkaji undang-undang termodinamik adalah beberapa konvensyen pakai, membolehkan kajian menyerlahkan objek dan menentukan sifat-sifat yang akan dikaji. Objek kajian diwakili oleh sistem tertutup sejumlah besar zarah. Jika sistem boleh menentukan sempadan jumlah tertentu, ia dipanggil badan. Di sana sini merupakan peserta utama dalam tindakan termodinamik: sistem zarah yang terkandung dalam jumlah tertentu - gas ideal. Dalam proses transformasi tenaga sistem termodinamik mengubah keadaannya, dan perubahan ini diterangkan oleh satu set konsep - parameter proses. Jika parameter mengambil T suhu, isipadu V dan tekanan P, ia adalah mencukupi untuk menggambarkan mereka apa-apa proses termodinamik. Semua sistem adalah dianggap hanya untuk negeri keseimbangan. Penubuhan keseimbangan, sebagai contoh, haba, - satu proses pemindahan haba - sesuatu yang menyejuk dan memanaskan sesuatu. Dalam kes ini, bilangan "dibayar - diterima", kerana undang-undang pertama termodinamik, akan sama. Dan di situ masalah utama adalah bahawa selama berabad-abad, saintis membuat keputusan: peserta Cari metabolisme tenaga dan untuk menentukan peranan mereka dalam proses.

Asas teori termodinamik radas 3 undang-undang. Ia adalah dianggap bahawa badan boleh menyerap tenaga, meningkatkan dalaman (contohnya, pemanasan) dan / atau disebabkan oleh tenaga dalaman untuk melakukan kerja-kerja untuk mengatasi kuasa-kuasa luar (contohnya, menolak pelocok). Oleh itu, undang-undang pertama termodinamik adalah dikira seperti yang berikut: perubahan tenaga dalaman U badan adalah jumlah tenaga yang diserap Q tenaga dan kuasa-kuasa luar A. Secara matematik, ini dinyatakan melalui perubahan infinitesimal seperti berikut:

dU = dQ + dA (1)

Malah, ia adalah undang-undang pemuliharaan tenaga, kita boleh berkata, undang-undang kehidupan.

Properties proses termodinamik biasanya dipertimbangkan dalam model, di mana medium bekerja mengambil gas yang sempurna yang boleh dipanaskan dan / atau untuk melaksanakan di atas ia kerja-kerja mekanikal kuasa luar (mampatan - pengembangan) melalui omboh, dan salah satu daripada parameter - tekanan P, jumlah V dan suhu T - adalah pemalar. Pemakaian undang-undang pertama termodinamik untuk izoprotsessam untuk menentukan sumber tenaga penerima untuk keadaan tertentu.

proses Isochoric bermakna V = const. Kerana kenyataan bahawa kerja-kerja mekanikal tidak boleh didapati, kerana jumlah tidak berubah dengan memanaskan hanya boleh meningkatkan tenaga dalaman, dan kemudian: dA = dV = 0, dan dengan itu dU = dQ dan ia boleh menentukan dari hubungan:

dQ = (m / M) * CV * dT (2)

Oleh itu, proses isochoric adalah disebabkan oleh peningkatan suhu.

proses setekanan melibatkan p = malar, dan keadaan ini berpuas hati jika bendalir kerja apabila dipanaskan melakukan kerja mekanikal, sebagai contoh, pergerakan omboh. Jika anda menghidupkan untuk memohon ungkapan untuk tenaga haba, dan persamaan Mendeleev-Clapeyron, seseorang dengan mudah boleh mendapatkan satu ungkapan untuk mengira mekanikal operasi gas :

A = (m / M) * R * (T2 - T1) (3)

R - gas yang berterusan, dan bermakna kerja untuk meningkatkan jumlah gas dalam jumlah satu tahi lalat, jika perubahan suhu per darjah Kelvin. Kesimpulan: di bawah gas proses setekanan menambah tenaga pemanasan (2) dan menggunakan sebahagian daripada tenaga dalaman meningkat lanjutan (3).

Satu proses di mana T = malar, dalam termodinamik dipanggil sesuhu. Asasnya ialah dengan pemanasan tenaga dalaman dimakan sepenuhnya dalam kerja-kerja kuasa-kuasa luar preodoleniiyu. Undang-undang pertama termodinamik untuk izoprotsessov mencadangkan bahawa untuk mengekalkan suhu badan tenaga dalamannya membuat untuk kos melaksanakan kerja mekanikal, dan bergantung kepada perubahan tekanan. Mengira kos tenaga boleh dari ungkapan:

Q = A = (m / M) * R * T * (ln (p1 / p2)).