Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия

Первое начало термодинамики

Существует такой опытный факт: все тепло, сообщенное системе, идет на приращение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил. Это формулировка первого начала термодинамики. Математическая запись первого начала в случае бесконечно малых изменений имеет вид

, (6.1)

где - малая теплота, сообщенное системе, - изменение внутренней энергии, - элементарная работа.

Рассмотрим подробно все величины, входящие в формулу (6.1): а) внутренняя энергия системы- это полная энергия всех микрочастиц, составляющих систему, т.е. сумма кинетической энергии теплового движения (поступательного и вращательного) и потенциальной энергии взаимодействия между частицами.

Внутренняя энергия является функцией состояния, т.е. каждому состоянию соответствует определенное значение внутренней энергии; б) работа. При расширении газа элементарная работа, которую он совершает при перемещении поршня на бесконечно малое расстояние , равна

,

где - сила, действующая со стороны газа на поршень. Если - давление газа, а - площадь поршня, то и тогда

.

Произведение равно, очевидно, увеличению объема газа, поэтому

. (6.2)

Работу, совершаемую газом при расширении его объема от до вычислим, интегрируя последнее выражение

; (6.3)

в) теплота, как и работа, существует только в процессе теплопередачи. В термодинамике не может быть и речи о теплоте, когда нет процесса теплопередачи. Теплота - микроскопическая форма передачи энергии. В обозначать через , а теплоту и работу через и , т.к. они не являются полными дифференциалами.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: