Den termodynamikkens første lov - det er begynnelsen av alle ting

Emnet for studiet av termodynamikk er den energi i alle dens former og, viktigst, energi overganger fra en form til en annen. Det skjer slik at begrepet oppsto i de tidlige dagene av forskning innen energi, forskning, og på den tiden en liste over forskjellige typer energi var fortsatt små - mekanisk og termisk. Derav navnet "Thermodynamics" mest nøyaktig å gjenspeile essensen av objektet - bevegelsen (overføring), og varmen omdannelse til det mekaniske arbeidet og vice versa. Gradvis begrepene karakterisere termiske prosesser: Smeltevarmen, varmekapasitet, og, til slutt, enheten varmemengde - kalori (1772 M.Vilke). Det vil ta tid, og vil bli formulert på termodynamikkens første lov, men hver bevegelse var et resultat av hardt arbeid av mange forskere.

For å studere de termodynamiske lover er noen konvensjoner vedtatt, slik at studiet markere objektet og angi egenskapene for å bli undersøkt. Objekter av studien er representert ved lukkede systemer med et stort antall partikler. Hvis systemet kan bestemme grensene for et visst volum, det kalles kroppen. Her og der var en stor aktør i den termodynamiske tiltak: systemet av partikler som finnes i et visst volum - ideell gass. I prosessen av energi transformasjon termodynamisk system endrer sin tilstand, og disse endringene er beskrevet ved et sett av konsepter - prosessparametrene. Dersom parametrene tar temperaturen T, i volumet V og trykket P, er det tilstrekkelig å beskrive dem en hvilken som helst termodynamiske prosesser. Alle systemer er vurdert kun for likevektstilstander. Etablering av likevekt, for eksempel varme, - en varmeoverføringsprosessen - noe kjøler og varmer noe. I dette tilfellet, antall "betalt - mottatt" vil, som termodynamikkens første lov, være den samme. Og her ligger hovedproblemet er at i århundrer, forskere bestemme: Søk deltakere av energimetabolisme og for å bestemme deres rolle i prosessen.

Grunnlaget for teorien om termodynamikk apparat er tre lov. Det antas at kroppen kan absorbere energi, noe som øker dens indre (for eksempel oppvarming) og / eller på grunn av sin indre energi til å utføre arbeid for å overvinne ytre krefter (f.eks trykke stemplet). Følgelig er den første termodynamiske loven behandlet som følger: endringen i indre energi U i kroppen er summen av den energi som absorberes sin energi Q og ytre krefter A. Matematisk blir dette uttrykt ved de infinitesimale endringer som følger:

dU = dQ + dA (1)

Faktisk er det loven om bevaring av energi, kan vi si, livets lov.

Egenskaper for termodynamiske prosesser er vanligvis betraktet i modellen, hvor arbeidsmediet tar en perfekt gass som kan være oppvarmet og / eller for å utføre på det de ytre mekanisk arbeid styrker (kompresjon - ekspansjon) ved hjelp av stemplet, og en av parametrene - trykk P, volum V og temperatur T - er en konstant. Anvendelse av termodynamikkens første lov til izoprotsessam for å bestemme energikilder mottakere for spesifikke betingelser.

Isokorisk prosess betyr at V = const. På grunn av det faktum at det mekaniske arbeidet ikke er tilgjengelig, fordi volum endres ikke ved oppvarming bare kan øke den indre energi, og deretter: dA = PDV = 0, og dermed dU = dQ, og den kan bestemme fra forholdet:

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

Således er isokorisk prosess grunn av økningen i temperatur.

Isobarisk prosess involverer p = const, og denne betingelse er oppfylt dersom arbeidsfluid når den oppvarmes utfører mekanisk arbeid, for eksempel bevegelse av stempelet. Dersom man slår å bruke uttrykk for varmeenergi, og ligningen i Mendeleev-Clapeyron, kan man lett få et uttrykk for beregning av den mekaniske drift av gass :

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

R - gasskonstant, og medfører at arbeidet for å øke volumet av gass i en mengde på ett mol, hvis temperaturforandringen per grad Kelvin. Konklusjon: Under isobarisk prosess gass fylle opp energi oppvarming (2) og forbruker en del av det økte indre energi med forlengelsen (3).

En prosess hvor T = const, i termodynamikk kalt isotermisk. Sin essens er at ved oppvarming av indre energi er fullstendig konsumert i arbeidet med eksterne krefter preodoleniiyu. Den første termodynamiske loven for izoprotsessov antyder at for å opprettholde en konstant kroppstemperatur på sin indre energi gjør opp for kostnadene for å utføre mekanisk arbeid, og er avhengig av trykkendringer. Beregn energikostnadene kan være fra uttrykket:

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