Првиот закон на термодинамиката е почеток на сè што постои

Предмет на проучување на термодинамиката е енергијата во сите негови манифестации и, што е најважно, енергетските транзиции од еден вид во друг. Така се случи самиот поим да се појави во зората на научните истражувања од областа на енергетиката, а во тоа време списокот на различни видови на енергија сè уште беше мал - механички и термички. Затоа, името "термодинамика" најпрецизно ја одразува суштината на субјектот - движење (трансфер) и конверзија на топлина во механичка работа и обратно. Постепено имаше концепти кои ги карактеризираат термичките процеси: топлината на фузија, топлината и, конечно, единица за мерење на количината на топлина - калории (1772, М. Вилке). Ќе помине многу време и ќе се формулира првиот закон за термодинамика, но секој чекор беше резултат на макотрпна работа на многу истражувачи.

За да ги проучат законите на термодинамиката , се усвоени одредени конвенции кои овозможуваат да се изолира предметот што се испитува и да се специфицираат неговите својства кои треба да се проучат. Објектите под истрага се претставени како затворени системи од огромен број честички. Ако во системот е можно да се утврдат границите на одреден волумен, тогаш тоа се нарекува тело. Така се појави главниот учесник во термодинамичкото дејство: системот за честички, затворен во одреден волумен, е идеален гас. Во процесот на енергетски трансформации, термодинамичкиот систем ја менува својата состојба, а овие промени се опишани со збир на концепти - параметри на процесот. Ако температурата T, волуменот V и притисокот P се земени како параметри, тогаш тие се доволни за да опишат било кој термодинамички процес. Сите системи се сметаат само за состојби на рамнотежа. Воспоставувањето на рамнотежа, на пример, топлина, е процес на пренос на топлина - нешто се лади и нешто се загрева. Во исто време, количините "дадени-примени", како прв закон на термодинамичките состојби, ќе бидат исти. И тука лежи главната задача што научниците ги решат со векови: потрагата по учесниците во енергетската размена и дефинирањето на нивната улога во процесот.

Основата на теоретскиот апарат на термодинамиката е 3 закони. Се претпоставува дека телото може да ја апсорбира енергијата преку зголемување на нејзината внатрешна (на пример, греење) и / или поради неговата внатрешна енергија да работи на надминување на надворешните сили (на пример, туркање на клипот). Поаѓајќи од тоа, првиот закон на термодинамиката се толкува на следниов начин: промената на внатрешната енергија на телото U е збир на енергијата Q апсорбирана од неа и енергијата на надворешните сили А. Математички, ова се изразува во смисла на бесконечно мали промени како што следува:

DU = dQ + dA (1)

Всушност, ова е закон за зачувување на енергијата, може да се каже, законот на битието.

Особеностите на термодинамичките процеси вообичаено се разгледуваат во моделот каде што работното тело го зема идеалниот гас, кој може да се загрее и / или механички управуван од надворешни сили (проширување на компресија) со помош на клипот, и еден од параметрите - притисок P, волумен V или температура T Е еднаков на константа. Примената на првиот закон за термодинамика на изопроцесите овозможува да се одредат извори на енергетски приемници за специфични услови.

Изохорискиот процес значи дека V = const. Последица е дека механичка работа не е достапна, бидејќи Волуменот не се менува, поради греењето се менува само внатрешната енергија , а потоа: dA = pdV = 0, а со тоа dU = dQ и може да се одреди од односот:

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

Така, изохорискиот процес се должи на зголемување на температурата.

Изобаричкиот процес претпоставува p = const, и оваа состојба е исполнета ако работниот медиум врши механичко работење на греење, на пример, поместување на клипот. Ако наизменично ги примениме изразите за топлинска енергија и равенката Менделеев-Клајперон, лесно можеме да добиеме израз за пресметување на механичкото работење на гасот :

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

R е константа на гас и значи работа за зголемување на волуменот на гасот во износ од еден мол, ако температурата се менува за еден степен Келвин. Заклучок: во изобарскиот процес, гасот се надополнува со топлинска енергија (2) и троши дел од зголемената внатрешна енергија со експанзија (3).

Процесот во кој Т = const, во термодинамиката се нарекува изотермална. Нејзината суштина е во тоа што внатрешната енергија добиена поради греење е целосно потрошена за работа на надминување на надворешните сили. Првиот закон за термодинамика за изопроцеси сугерира дека со цел да се одржи постојана телесна температура, нејзината внатрешна енергија ги надминува трошоците за механичка работа и зависи од промената на притисокот. Пресметајте ги овие енергетски трошоци може да бидат од изразот:

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