Prvi zakon termodinamike je početak svega što postoji

Predmet proučavanja termodinamike je energija u svim njegovim manifestacijama i, najvažnije, prijelaza energije iz jedne vrste u drugu. To se događa tako da je pojam nastao u ranim danima istraživanja u području energetske istraživanja, te je u to doba popis različitih vrsta energije je još uvijek mala - mehaničko i toplinsko. Stoga naziv "termodinamika" najpreciznije odražava bit predmeta - pokret (prijenos) i pretvaranje topline u mehanički rad i obrnuto. Postupno pojmovi karakterizaciju toplinskih obrada: topline fuzije, kapacitet topline, i konačno, jedinična količina topline - kalorija (1772 M.Vilke). Mnogo vremena će proći i formulirat će prvi zakon termodinamike, ali svaki je korak bio rezultat mukotrpnog rada mnogih istraživača.

Studirati zakoni termodinamike usvojene su određene konvencije koje omogućuju izoliranje objekta u studiju i određivanje njegovih svojstava koje treba proučavati. Predmeti koji se istražuju prikazani su kao zatvoreni sustavi iz velikog broja čestica. Ako je u sustavu moguće odrediti granice određenog volumena, tada se naziva tijelom. Tako se pojavio glavni sudionik termodinamičkog djelovanja: sustav čestica, zatvoren u određenom volumenu, idealan je plin. U procesu transformacije energije, termodinamički sustav mijenja stanje, a ove promjene opisuju skup koncepata - procesnih parametara. Ako su temperatura T, volumen V i tlak P uzeti kao parametri, onda su dovoljni za opisivanje bilo kojeg termodinamičkog procesa. Svi sustavi se smatraju samo za stanje ravnoteže. Uspostava ravnoteže, na primjer toplina, je proces prijenosa topline - nešto se hladi i nešto se zagrijava. Istodobno, količine "dali-primljene", kao što kaže prvi zakon termodinamike, bit će isti. I ovdje leži glavni zadatak koji znanstvenici rješavaju stoljećima: traženje sudionika razmjena energije i određivanje njihove uloge u procesu.

Temelj teorijskog aparata termodinamike je 3 zakona. Pretpostavlja se da tijelo može apsorbirati energiju, povećava svoju unutarnju (na primjer, grijanje) i / ili zbog svoje unutarnje energije da rade na tome da prevladaju vanjskih sila (npr, gurajući klip). Polazeći od toga, prvi zakon termodinamike tretira se na sljedeći način: promjena unutarnje energije tijela U je zbroj energije koju Q apsorbira i energija vanjskih sila A. Matematički, to se izražava u smislu infinitezimalnih promjena kako slijedi:

dU = dQ + dA (1)

U stvari, to je zakon očuvanja energije, može se reći, zakon života.

Značajke termodinamički procesi obično se smatra u modelu u kojem se radni medij uzima savršeno plin koji se može grijati i / ili za obavljanje na to da vanjski sila mehanički rad (kompresija - ekspanzija) pomoću klipa, a jedan od parametara - P tlak, volumena V i temperature T - konstantna , Primjena prvog zakona termodinamike prema izoprocesima omogućava određivanje izvora energije prijemnika za određene uvjete.

Izohorički proces znači da je V = const. Posljedica činjenice da mehanički rad je odsutan, t. volumen se ne mijenja, samo zbog promjena grijanja unutarnja energija, i tada: dA = pdV = 0, i stoga dU = dQ i može se odrediti iz odnosa:

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

Dakle, isochoric proces je zbog porasta temperature.

Izobarski postupak pretpostavlja p = const, a ovo stanje se zadovolji ako radni medij obavlja mehanički rad na zagrijavanju, na primjer, kretanjem klipa. Ako naizmjenično primijenimo izraze za energiju grijanja i Mendeleev-Klaiperon jednadžbu, lako možemo dobiti izraz za izračun mehaničke rad plina:

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

R je konstanta plina, a znači rad na povećanju volumena plina u količini od jednog mol, ako se temperatura mijenja za jedan stupanj Kelvin. Zaključak: pod izobarična procesnog plina napuniti energije za grijanje (2), i troši dio povećane unutarnje energije proširenja (3).

Proces u kojem je T = const, u termodinamici zove se izotermno. Njegova je bit u činjenici da je unutarnja energija dobivena zbog grijanja potpuno potrošena za rad na prevladavanju vanjskih sila. Prvi zakon termodinamike za izoprotsessov sugerira da bi se održala konstantna temperatura tijela njegove unutarnje energije nadoknađuje troškove izvođenje mehaničkih radova, i ovisi o promjenama tlaka. Izračunajte ove troškove energije mogu biti iz izraza:

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