І начало термодинамики
Процессы, при которых не происходит превращение механического движения в другие формы материи, называются чисто механическими.
Система, в которой происходят чисто механические процессы, называется консервативной. Эта система является идеализированной, т.к. в ней отсутствуют силы трения и другие вредные сопротивления, приводящие к рассеиванию механической энергии. В консервативной системе может происходить только превращение кинетической энергии в потенциальную и наоборот. Для этой системы справедлив закон сохранения энергии следующей формы: в замкнутой консервативной системе сумма кинетической и потенциальной энергии есть величина постоянная.
Е=const Е=Ек+Еn.
I. Единственной мерой передачи механической энергии от одного тела к другому является работа. При трении и вообще при любом сопротивлении движению происходит превращение механической энергии во внутреннюю. Это значит, сумма механической и внутренней энергии всех тел, составляющих замкнутую систему, есть величина постоянная. Работа и количество теплоты – единственно возможные формы обмена между телами. Немецкий врач Р.Майер в 1824г. обратил внимание на взаимно превращаемую форму энергии друг в друга и пытался распространить принцип сохранения энергии на все явления природы. Однако научно обосновал этот принцип в 1947г. немецкий учёный Г. Гемгольц. Энергия замкнутой системы никогда не исчезает и не создаётся не из ничего. При всех явлениях внутри системы она только превращается из одного вида в другой или передаётся от одного тела к другому, не изменяясь количественно. Закон превращения и сохранения энергии можно выразить и так: Вечный двигатель первого рода невозможен. Закон сохранения и превращения энергии является всеобщим законом природы. Важным способом изучения особенности тепловых процессов служит термодинамический метод. При выполнении экспериментов измеряют численное значение макроскопических величин, изучаемый процесс. Мы их называем термодинамическим параметром. Какие это параметры? Всеобщие законы природы, на основе которых проводят анализ этих параметров, называется началами термодинамики. I начало термодинамики: подведенное к системе количество теплоты частично идёт на увеличение внутренней энергии системы ΔU и частично – совершение этой системы работы А
Q=ΔU+А
Или другими словами: количество теплоты, сообщённое системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на работу, которую система свершает над внешними телами.
Применение І начала термодинамики
к изопроцессам в газе
1 Изохорный процесс
V= const. Допустим, идеальный газ заключён в закрытом сосуде.
Нагреем сосуд. Газ не совершает работу над внешними телами.
Изменяется только внутренняя энергия.
Q=ΔU+A, но А=0
Q=ΔU.
2 Изобарный процесс
Р=const. Заключим газ в цилиндр с поршнем. При нагревании Q частично пойдёт на работу совершаемую поршнем (поршень поднимается, т.к. объём газа увеличивается).
Q=ΔU+A
P- const
F=pS
A=pSΔh
SΔh=V2-V1=ΔV
A=pΔV
3 Изотермический процесс
Т –const. Поместим газ в цилиндр с легко движущимся поршнем, а цилиндр поместим в термостат – устройство, в котором поддерживается постоянная температура. Медленно сожмём газ, при этом совершается работа А.
Q= ΔU+A
Но т.к. Т – const, то U = const и ΔU=0
Q=A.
4Адиабатический (адиабатный) процесс
Адиабатным называется процесс в какой-либо системе, который происходит без обмена теплом с окружающей средой.
Q=0
0=ΔU+A
-ΔU=A.
При адиабатном процессе система может выполнять работу над телами только за счёт своей внутренней энергии. Газ при адиабатном процессе совершает меньшую работу, чем при изотермическом расширении. Это объясняется тем, что давление при адиабатном процессе уменьшается как за счёт увеличения объёма, так и за счёт понижения температуры газа.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.