Первое начало термодинамики. Первое начало термодинамики — математическое выражение закона сохранения и превращения энергии применительно к тепловым процессам в его наиболее общей формеПервое начало термодинамики — математическое выражение закона сохранения и превращения энергии применительно к тепловым процессам в его наиболее общей форме. При ответе на экзамене обязательно привести уравнения, выделенные жирным шрифтом. Суть I начала термодинамики заключается в том, что работа может совершаться только за счет теплоты или какой-либо другой формы энергии. Внутренняя энергия системы является однозначной функцией ее состояния и изменяется только под влиянием внешних воздействий. При этом все возможные виды внешнего энергетического взаимодействия сводятся лишь к передаче теплоты и работы. Это значит, что изменение внутренней энергии тела или системы тел (DU=U2-U1) равно алгебраической сумме подведенных извне количеств теплоты Q*1,2 и внешней работы (L*1,2), выполненной телом в процессе. U2-U1=Q*1,2-AL*1,2; (1) Q*1,2=U2-U1+AL*1,2 (2) или в дифференциальной форме: dQ*=dU+A×dL*, (3) где А — тепловой эквивалент работы (далее его опускаем). А=1 Дж/(Н×м) в системе СИ; в МКСС А=1/427 ккал/(кг×м). Уравнения первого начала термодинамики в приведенной форме называются уравнениями первого начала термодинамики по внешнему балансу теплоты и работы. Действительно, приведенные уравнения отражают только взаимодействие тел с окружающей системой. Они не учитывают и не отражают те необратимые потери, которые есть в реальных условиях взаимодействия тела с окружающей средой. Внешняя (эффективная) работа dL* определяется разностью термодинамической работы dL и необратимых потерь работы dL**: dL*=dL-dL**. (4) Потерянная в необратимых процессах работа dL** полностью превращается в теплоту внутреннего теплообмена dQ**, которая передается этому же телу или телам внешней системы dL**=dQ**>0. (5) Следовательно, полное количество теплоты dQ, полученное телом, будет определяться как сумма теплоты dQ*, подведенной извне, и теплоты внутреннего теплообмена dQ**: dQ=dQ*+dQ** или dQ=dQ*+dQ**=dU+dL*+dL**; dL*+dL**=dL; dQ=dQ*+dQ**=dU+dL. (6) Последнее уравнение называется уравнением первого начала по балансу рабочего тела. Оно может использоваться для анализа реальных процессов.
|
