1 закон термодинамики формула: Первый закон термодинамики

Простую формулировку первого закона термодинамики может звучать примерно так: изменение внутренней энергии той или иной системы возможно только при внешнем воздействии. То есть другими словами, чтобы в системе произошли какие-то изменения необходимо приложить определенные усилия извне. В народной мудрости своеобразным выражением первого закона термодинамики могут служить пословица – «под лежачий камень вода не течет», «без труда не вытащишь рыбку из пруда», и тому подобное. То есть на примере пословица про рыбку и труд, можно представить, что рыбка и наша условно закрытая система, в ней не произойдет никаких изменений (рыбка сама себя не вытянет из пруда) без нашего внешнего воздействия и участия (труда).

Интересный факт: именно первый закон термодинамики устанавливает, почему потерпели неудачу все многочисленные попытки ученых, исследователей, изобретателей изобрести «вечный двигатель», ведь его существование абсолютно невозможным согласно этому же закону, почему, смотрите абзац выше.

В начале нашей статьи было максимального простое определение первого закона термодинамики, в действительности в академической науке существует целых четыре формулировка сути данного закона:

• Энергия ниоткуда не появляется и ни куда не пропадает, она лишь переходит из одного вида в другой (закон сохранения энергии).
• Количество теплоты, полученной системой, идет на совершение ее работы против внешних сил и изменение внутренней энергии.
• Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.
• Изменение внутренней энергии неизолированной термодинамической системой равна разнице между количеством теплоты, переданной системе, и работой, совершенной системой над внешними силами.

Формула первого закона термодинамики

Формулу первого закона термодинамики можно записать следующим образом:

Q = ΔU + A

Количество теплоты Q, передается системе равен сумме изменения ее внутренней энергии ΔU и работы A.

Процессы первого закона термодинамики

Также первый закон термодинамики имеет свои нюансы в зависимости от имеющихся термодинамических процессов, которые могут быть изохронными и изобарно, и ниже мы подробно опишем каждый из них.

Первый закон термодинамики для изохорного процесса

Изохорным процессом в термодинамике называют процесс, происходящий при постоянном объеме. То есть, если любом в газе или жидкости нагреть вещество в сосуде, состоится изохорный процесс, так как объем вещества останется неизменным. Это условие влияет и на первый закон термодинамики, проходит при изохорном процессе.

В изохорном процессе объем V является константой, следовательно, газ работы не оказывает A = 0

Из этого следует следующая формула:

Q = ΔU = U (T2) – U (T1).

Здесь U (T1) и U (T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q> 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q <0).

Первый закон термодинамики для изобарного процесса

Аналогично изобарным процессом называется термодинамический процесс, происходящий в системе при постоянном давлении и массе газа. Итак, в изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается следующим уравнением первого закона термодинамики:

A = p (V2 – V1) = p ΔV.

Изобарный первый закон термодинамики дает:

Q = U (T2) – U (T1) + p (V2 – V1) = ΔU + p ΔV.

При изобарном расширении Q> 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q

Применение первого закона термодинамики

Первый закон термодинамики имеет практическое применение в различных процессах в физике, например, позволяет вычислить идеальные параметры газа при различных тепловых и механических процессах. Кроме чисто практического применения можно этому закону найти применение и философское ведь что ни говори, но первый закон термодинамики является выражением одного из наиболее общих законов природы – закон сохранения энергии. Еще Экклезиаст писал, что ничто ниоткуда не появляется и никуда не уходит, все находится вечно, постоянно трансформируясь, в этом и кроется вся суть первого закона термодинамики.

Первый закон термодинамики, видео

И в завершение нашей статьи вашему вниманию образовательное видео первый законе термодинамики и внутреннюю энергию.

Эта статья доступна на английском языке –

.

Первый закон термодинамики. Просто!

В данной статье мы разберемся с первым законом термодинамики. Объясним на простых и понятных примерах, как работает первый закон термодинамики.

Первый закон термодинамики является базовым. Его еще называют первым началом термодинамики. Правильное его понимание позволяет решать множество задач.

Первый закон термодинамики гласит:
Изменение внутренней энергии системы происходит за счет работы и теплоты, переданной системы.
Формулу первого закона термодинамики в большинстве источников записывают так:
ΔU = A + Q
, где ΔU — изменение внутренней энергии.
А — работа
Q – теплота

Данная формулировка для многих не совсем понятна, поэтому давайте рассмотрим более простой для восприятия вариант первого закона термодинамики.
По сути, тот же самый закон можно записать:
Q = ΔU  +  A
Сам закон в данном случае будет гласить:
Если мы подводим к телу теплоту, то она может тратиться на изменение его внутренней энергии(нагрев) и на совершение работы данным телом(за счет изменения его объема).

Эта самая простая формулировка для восприятия, на наш взгляд.

Чтобы стало еще понятнее, рассмотрим данный закон на простом примере.

У нас есть обычная пустая банка, закрытая пластиковой крышкой.
Если мы подведем к банке тепло, то она начнет нагреваться. В тоже время воздух находящийся в ней при нагревании начнет расширяться и откроет крышку, совершив при этом работу.

Как видите, понять первый закон термодинамики достаточно несложно. Если основной физический смысл в том, что энергия не берется из ниоткуда и не исчезает в никуда. Именно поэтому не существует и не может существовать вечного двигателя. Такого двигателя, который смог совершать работу постоянно, не черпая при этом энергию извне.

Для правильного интуитивного восприятия давайте рассмотрим еще одну интересную аналогию.
Возьмем вас, как тело, совершающее работу, в виде какого-либо физического труда.
Когда вы совершаете работу, вы расходуете внутреннюю энергию и при этом согреваетесь (повышается температура вашего тела).
То и для вас применима формула ΔU = A + Q,
То есть, за счет того, что вы тратите энергию, которую получили из пищи, вы двигаетесь, совершая работу, и при этом вы также согреваетесь и отдаете тепло своего тела окружающей среде.

Интересный случай первого закона термодинамики — работа холодильника.

Работа двигателя внутреннего сгорания автомобиля также описывается первым законом термодинамики. За счет сгорания топлива в цилиндрах, совершается работа по перемещению поршней и движение автомобиля в конечном итоге.

Подводя итог, хочется сказать о важности знания и понимания первого начала термодинамики.
Именно первый закон термодинамики является основополагающим в решение многих задач физики.
Очень надеемся, что данный материал оказался для вас интересным и полезным.
Пишите свои вопросы в комментариях, если они у вас остались.
И удачи в учебе!

Первый закон (начало) термодинамики (№1) | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

То, что внутреннюю энергию системы можно изменить двумя способами — благо­даря выполнению работы или вследствие теплопередачи, побудило ученых искать взаимосвязь между соответствующими величи­нами. Сначала в 1842 году немецкий естест­воиспытатель Р. Майер теоретически уста­новил, а со временем английский физик Дж. Джоуль в 1843 году экспериментально доказал эквивалентность количества тепло­ты и работы как меры внутренней энергии.

Теоретическим исследованиям Р. Майера и фундаментальным опытам Дж. Джоуля предшест­вовали наблюдения Б. Румфорда относительно получения теп­лоты за счет трения при свер­лении пушечных стволов.

Суть опытов Джоуля состояла в том, что в калориметре перемешивалась ртуть или вода (рис. 2.4). Вследствие трения их темпе­ратура повышалась. Джоуль сделал так, что опыт можно было повторять много раз, поскольку изменение температуры воды за один цикл было незначительным (после 10—20 опусканий разновесов температура воды повышалась лишь на 0,5 °С). Так, стержень с лопатками, помешенный в кало­риметр, приводился в движение силами, возникающими вследствие действия силы тяготения разновесов. Их перемещения из­мерялись с помощью шкалы. Учитывая по возможности разные потери энергии, уче­ный получил значение механического эк­вивалента теплоты, равное 4.19. Оно отли­чается от ныне принятого лишь на 0,5%.

Научное значение опытов Дж. Джоуля заключалось в том, что по его результатам были сделаны обобщения относительно со­хранения энергии в природе:

Энергия в при­роде не возникает из ничего и никуда не исчезает; она лишь переходит с одной формы в другую.

Позднее этот фундаментальный закон при­роды приобрел логическую форму первого закона термодинамики.

Первый закон термодинамики. Переход термодина­мической системы из одного состояния в другое характеризуется изменением ее внут­ренней энергии, которая равна сумме работы внешних сил и количества теплоты, полу­чаемого (отдаваемого) системой:

ΔU = A + Q.

Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии.

Конечно, в любом состоянии тело имеет определенную внутреннюю энергию. Тем не менее неправильно будет утверждать, что оно имеет определенное количество теп­лоты или работы. Независимо от того, ка­ким образом происходит изменение со­стояния тела, это состояние однозначно оп­ределяет внутренняя энергия. Так, газ может нагреться за счет предоставления ему опре­деленного количества теплоты или вслед­ствие выполнения внешними силами ра­боты (например, сжимание газа). Однако нельзя однозначно ответить, благодаря ка­кому из процессов — выполнению работы или теплопередаче — состоялось нагревание газа.

Внутренняя энергия является однозначной функцией состоя­ния тела. Ее изменение обу­словлено переходом тела из одного состояния в другое за счет выполнения работы и теп­лопередачи. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Если система сама выполняет работу вследствие теплопередачи, то первый закон термодинамики приобретает другой вид:

Q = ΔU + pΔV.

Количество теплоты, предоставлен­ное термодинамической системе, ведет к изменению ее внутренней энергии или выполнению ею работы либо того и другого одновременно.

Последняя формулировка важна с точки зрения отрицания возможности создания вечного двигателя:

нельзя создать машину, которая бы неограниченно выполняла работу, не получая энергию извне.

Ведь если коли­чество теплоты Q = 0, то A’ = —ΔU, то есть работа выполняется за счет уменьшения внут­ренней энергии, которая не безгранична.

Еще в 1775 году Французская академия наук приняла реше­ние не рассматривать проекты вечных двигателей.

• Опыт джоуля подтверждающий первое начало термодинамики

• Первый закон термодинамики шпаргалки

• Опыт джоуля,подтверждающий первое начало термодинамики

• Выберите формулировки первого закона термодинамики:

• Следствия из первого закона термодинамики кратко

• В чем состоит сущность опытов Дж. Джоуля?

• Каким фундаментальным законом природы является первый за­кон термодинамики?

• Сформулируйте первый за­кон термодинамики.

• Какое важное следствие вытекает из первого закона термодинамики?

Первый закон термодинамики и его следствия

Из законов сохранения прежде всего используется закон сохранения материи (массы) и закон сохранения энергии в его общем виде (первый закон термодинамики) и в форме теоремы кинетической энергии (для механических систем). В ряде случаев, как следствие второго закона Ньютона, применяется теорема сохранения количества движения.  [c.7]

КПД энергетической установки всегда меньше единицы. При КПД = 1 вся подводимая к системе энергия превращается в работу. Возможно ли практически получить такой КПД Да, но только не в циклическом процессе. Примером может служить изотермическое расширение газа. Оно может идти лишь до того момента, пока давление не станет равным атмосферному. Можно ли осуществить циклическую последовательность процессов, для которой Q = и AU=0 Первому закону термодинамики это не противоречит, но осуществление такого цикла привело бы к интересным следствиям. Можно было бы, например, извлекать теплоту из любого источника, скажем, мирового океана, и превращать его в работу в двигателях судов. Это очень похоже на вечный двигатель, который пытались создать в прошлом веке. Реализовать эту идею, как в любой другой тип вечного двигателя, не удастся по одной и той же причине. Это противоречит закону природы, который носит название второго закона термодинамики.  [c.53]

Читатель, вероятно, уже заметил, что термин адиабатический неоднократно употребляется нами без объяснений. Его можно было бы и опустить, когда рассматриваются законы сохранения массы. Однако такое ограничение условиями стационарного адиабатического смешения необходимо при включении в число сохраняемых свойств энтальпии смеси. Этот вопрос наряду с другими следствиями первого закона термодинамики рассматривается ниже, в 3-7.  [c.91]

Следствия принятых ограничений 1. В рассматриваемых здесь смесях типичными являются четыре вещества топливо, окислитель, продукты и инертные. Следуя первому закону термодинамики, базовые состояния инертных и двух других веществ можно выбрать произвольно. Для сокращения алгебраических выкладок в последующем анализе будут сделаны следующие приемлемые допущения  [c.105]

Уравнения (7.6а) и (7.66) часто рассматриваются как формулировки первого закона термодинамики. В то же время полученное в разд. 4.2 следствие 1 закона устойчивого равновесия также рассматривалось как формулировка первого закона, но только нециклическая. Поэтому уравнения (7.6а) и (7.66) можно назвать циклической формулировкой этого закона , хотя сам по себе он не может называться законом, так как возникает в результате логического развития представлений, основанных на фундаментальном законе устойчивого равновесия.  [c.84]

Аналогичные процессы. Уравнение теплопроводности является прямым следствием закона сохранения, представленного первым законом термодинамики, и пропорциональности плотности потока градиенту температуры [см. (3.1)]. Существует множество других физических процессов, при которых соответствующая плотность потока некоторой величины пропорциональна градиенту этой величины и для которых существует закон сохранения. Отсюда следует, что эти процессы будут описываться дифференциальными уравнениями, аналогичными (3. 2). К подобным процессам можно отнести диффузию химических компонент, движение заряженных частиц в электромагнитном поле, течение в пористых материалах, потенциальные течения, перенос тепла и влаги в почве, а также полностью развитые течение и теплообмен в каналах. Построив вычислительную процедуру для решения уравнения (3.2), мы сможем применить ее и для любого аналогичного процесса, просто придавая новый смысл величинам Т, к, Sfj и др. Например, можно интерпретировать Т как концентрацию, к как коэффициент диффузии, как скорость химической реакции и т.п. Удобнее работать с таким обобщенным дифференциальным уравнением, так как уравнение теплопроводности и другие аналогичные уравнения станут его частными случаями. В дальнейшем будем основываться на подобном обобщенном дифференциальном уравнении.  [c.66]

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ И ЕГО СЛЕДСТВИЯ  [c.48]

Следствие первого закона. Запишем первый закон термодинамики, используя понятие о теплоемкости. Решив уравнение (4-5) относительно dq, получим количество тепла, сообщенное 1 кг газа при бесконечно малом изменении его температуры  [c.38]

Учебник проф. А. А. Радцига по многим особенностям заслуживает большого к себе внимания и подробного рассмотрения. Он содержит 299 страниц среднего формата, 144 рисунка, данных в приложении, и 18 решенных примеров. Учебник имеет 15 глав следующего наименования гл. 1—физические величины, входящие в уравнение термодинамики, их определения и измерения гл. 2— свойства идеальных газов гл. 3 — первый закон термодинамики гл. 4 — общие следствия из закона сохранения энергии гл. 5 —приложение первого закона к изучению свойств газа гл. 6 — второй закон термодинамики гл. 7 — приложение второго закона термодинамики гл. 8 — свойства насыщенных паров гл. 9 — частные случаи изменения состояния насыщенных паров гл. 10 — свойства перегретых паров процессы изменения состояния перегретого пара гл. 11 — необратимые процессы смешение паров истечение паров перетекание пара из одного сосуда в другой торможение пара гл. 12 — термодинамика идеальной паровой машины гл. 13 — влияние стенок цилиндра гл. 14 — расход пара в паровых машинах зависимость его от условий работы машины гл. 15 — воздушные газовые двигатели двигатель Дизеля.  [c.97]

Учебник Покровского, содержащий 368 страниц, имеет следующие наименования отдельных глав гл. 1—понятие о процессах. основы графического изображения процессов, работа процессов гл. 2— энергия и ее свойства гл. 3—учение об обратимости процессов гл. 4— понятие о машинах, приложение первого закона термодинамики к цикла.м гл. 5—учение о постоянных газах гл. 6— газовые машины и цикл Карно, к. п. д. мапшн гл. 7— основная формулировка второго закона термодинамики и вытекающие из нее следствия гл. 8— о физической сущности второго закона термодинамики гл. 9—учение о парах гл. 10—влажный воздух гл. И—течение упругих жидкостей. Течение без сопротивления.  [c.242]

[c. 644]

Первый закон термодинамики появляется просто как следствие условия сохранения энергии. Если представить себе, что системы ансамбля получают дополнительную энергию или над ними производится работа, то изменение II находится из рассмотрения условия сохранения энергии. Второй закон термодинамики вытекает из отождествления —кН с энтропией 8. Согласно Я-теореме для ансамбля, состоящего из изолированных систем, величина Н уменьшается до своего минимального значения. Определение (1.7) энтропии позволяет сделать вывод, что 5 должна быть монотонной функцией Н. Равенство 5 = —кН можно получить, если вычислить дифференциал Н и сравнить его с уравнением (1.10). Подставляя выражение (5.37) для р в (5.32), получим  [c.212]

Термохимия представляет собой раздел химии или физической химии, изучающий выделение или поглощение энергии при химических реакциях. Исторически термохимия начала формироваться раньше, чем химическая термодинамика, но все ее законы, полученные в результате экспериментальных исследований, являются следствиями первого закона термодинамики.  [c.181]

Полученное свойство Т1 цикла Карно есть следствие первого закона термодинамики.  [c.228]

Первый закон термодинамики является, так сказать, самоочевидным следствием динамических законов, из которых вытекает закон сохранения энергии. Внутренняя энергия Л системы без учета механической энергии является не чем иным, как энергией Е системы и поэтому есть функция состояния.  [c.31]

Подставляя найденное в соответствии с уравнением (1.147), в уравнение (1.135), получим полезное для дальнейшего следствие первого и второго законов термодинамики  [c.31]

Первое начало термодинамики представляет собой частный случай общего закона сохранения энергии. Причина, по которой в термодинамике предпочитают употреблять выражение первое начало термодинамики , а не закон сохранения энергии , заключается в том, что следствием сохранения  [c.27]

Закон Гесса, как это ясно из предыдущего, является следствием первого начала термодинамики и представляет собой выражение этого начала для превращений энергии в химических реакциях. Исторически закон Гесса был открыт до того, как был сформулирован закон сохранения энергии.  [c.487]

На основе уравнения (4.3) можно рассчитать и калорические свойства газа Ван-дер-Ваальса и, h, s, Ср и v. В основе такого расчета лежит уравнение (3.21), являющееся следствием первого и второго законов термодинамики.  [c.105]

Постоянная / в уравнении (10.43) может быть определена на основе третьего закона термодинамики, однако вначале рассмотрим некоторые следствия из первых двух законов. Поскольку AG = AH—TAS, то lim (AG—  [c.255]

Приведенные формулировки второго закона термодинамики, отражающие специфическую особенность теплоты, проявляющуюся при ее превращении, являются эквивалентными. Действительно, если допустить возможность самопроизвольного перехода теплоты от холодного источника к горячему, то последнему можно вернуть неиспользованную теплоту, и горячий источник расходовал бы всего удельной теплоты /а = /д, т. е. вся теплота, отнятая от теплоот-датчика, была бы превращена в круговом процессе в работу. Но это противоречило бы другим формулировкам второго закона. Следует еще раз подчеркнуть, что все формулировки второго закона термодинамики являются следствием наблюдений, т. е. второй закон, как и первый, является экспериментальным.  [c.36]

Подобно первому и второму законам, третий закон термодинамики имеет несколько различных по форме, но равноправных по существу формулировок, в каждой из которых подчеркивается то или иное следствие общего принципа. Одна из современных формулировок третьего закона термодинамики утверждает, что в любом равновесном изотерм-ном процессе в конденсированной системе при температуре стремящейся к абсолютному нулю, изменение энтропии стремится к нулю формулировка Нернста — Симона).  [c.362]

Следует заметить, что этот закон был установлен Г. И. Гессом независимо от закона сохранения энергии и имел тогда особенно большое практическое значение. Теперь мы рассматриваем его как логическое следствие первого начала термодинамики.  [c.475]

Второй закон термодинамики часто, хотя и совершенно незаслуженно, окружается неким мистическим ореолом, который теперь должен быть развеян путем перевода этого закона на роль подчиненного закону устойчивого равновесия, следствием которого он является. Ни одна другая важная отрасль науки не держалась на столь большом числе недоказанных постулатов, представленных в форме так называемых нулевого, первого и второго законов, и то обстоятельство, что в настоящее время термодинамическая наука не нуждается в такого рода подпорках, должно вызывать лишь удовлетворение.  [c.14]

Благодаря адиабатической формулировке первого закона из вершины генеалогического древа термодинамики (а именно из закона устойчивого равновесия) выросла первая ветвь в виде следствия 1. Теперь на этом древе появилась еще одна ветвь, соответствующая принципу состояния (рис. 5.3).  [c. 72]

В настоящей главе в виде следствия 3 мы установили третье ответвление от вершины генеалогического древа термодинамики, т. е. от закона устойчивого равновесия. Первое ответвление (следствие 1) дало нам в гл. 4 обычную нециклическую формулировку первого закона . В гл. 5 второе ответвление (следствие 2) позволило установить принцип состояния. Слияние этих ответвлений в гл. 7 привело к известному уравнению сохранения энергии для системы, которое далее позволило получить общепринятую циклическую формулировку первого закона (интересно отметить, что эта формулировка во многих учебниках принимается в качестве отправной точки при изложении классической термодинамики).  [c.117]

Уравнение (4-6) представляет собой общий вид уравнения Бернулли для установившегося notoKa К Оно является следствием законов механики, открытых Ньютоном за 150 лет до провозглашения первого закона термодинамики или, иначе, закона сохранения энергии.  [c.26]

Алымов ие учитывал, что третье положение есть следствие первого (первого закона термодинамики), так как внутренняя энергия есть функция состояния вещества. Но надо за.метить, что хотя третье положение и не является самостоятельным, оно все же имеет весьма важное значение, поскольку определяет понятия того времени о сущности и основных особенностях внутренией энергии, высказанные к тому же Алымовы.м с исключительной определенностью и ясностью.  [c.40]

В гл. 3 и 4 приводятся опытные данные, доказывающие первый закон термодинамики и его ближайшие следствия. Дальше говорится о термическом эквиваленте работы и опытах по его определению. Здесь записано При всяком преобразовании между теплотой и работой отношение между участвующими в преобразовании количествами теплоты и работы будет одно и то же. Это может быть проверено опытом. Отношение между работой и получаемой теплотой именуется механическим эквивалентом теплоты . После этого рассматривается общее выражение ирвого закона термодинамики и устанавливается его аналитическое выражение. Останавливаясь на полученном выражении Вышнеградский пишет Количество теплоты, нужное для того, чтобы перевести тело из одного состояния в другое, не определяется этими состояниями, оно зависит еще от того, как переходит тело из одного состояния в другое .  [c.52]

В разделах учебников по технической термодинамике, посвященных термохимии, в основном рассматриваются следующие вопросы первый закон термодинамики в применении к химическим процессам закон Гесса и закон Кирхгофа второй закон термодинамики в примепении к химическим процессам максимальная работа в изохорио-изотермических и изобарно-изотермических процессах уравнение максимальной работы химическое равновесие, закон действия масс константа скорости химической реакции и константа равновесия зависимость между константой химического равновесия и максимальной работой влияние на химическое равновесие давления и температуры принцип Ле-Шателье тепловая теорема Нернста и ее следствия вычисление константы интегрирования в уравнении константы равновесия газовых реакций влияние температуры на скорость химической реакции и др.  [c.338]

Первый закон термодинамики является частны.м случаем общего закона сохранения и превращения энергии в применении к тепловым явлениям. С точки зрения диалектического материализма закон сохранения и превращения энергии является очевидным факто.м как следствие особенности материи, которой присущи вечное движение и превращение. Сущность закона сохранения и преврапгения энергии с исключительной глубиной устанавливается многими высказываниями Ф. Энгельса в книге Диалектика природы .  [c.379]

Подобная постановка теории дифференциальных уравнений, ие обладая какими-либо достоинствами, имеет существенные недостатки. В этом случае теория дифференциальных уравнений дается не как нечто целое, объединенное общими задачами и методами исследования, а искусственно разбивается на две части, расположенные в разных разделах учебника. Заметим, что при такой постановке первая часть этой теории не имеет даже самостоятельного значения и, не являясь законченной, не имеет практического значения. Единс1-венной целью такой постановки является лишь стремление изложить в разделе, посвященном первому закону термодинамики, все вытекающие из него следствия. Такая постановка не может быть признана целесообразной, так как при ней проигрывают не только теории дифференциальных уравнений термодинамики, но и общая теория первого закона, так как она при этом перегружается дополнительными вопросами. При такой постановке нарушается основная сущность теории дифференциальных уравнений, предназначенной для аналитического обобщения первого и второго законов термодинамики.  [c.420]

Когда Больцман начинал свою работу, кинетическая теория газов была для того временн уже достаточно разработана такими пионерами этой науки, как Клаузиус и Максвелл. Успешно были рассмотрены явления диффузии, теплопроводности, вязкости и т. д. Если считать,, что все элементарные процессы носят чисто механический характер, то для приверженцев кинетической теории теплоты первый закон термодинамики, как было показано Гельмгольцем, становится просто следствием известного закона механики — закона сохранения кинетической энергии ( Prinzip der lebendigen Krafte ). Тогда Больцман задал себе вопрос не лежит ли п в основе второго закона термодинамики какой-либо чисто механический принцип  [c.67]

Уравнения (111)—(114) называются дифференциальными соотиб-щениями термодинамики или соотиошепиями взаимности Максвелла и широко используются в термодинамическом анализе. Эти соотношения, ЯВЛЯЯС15 следствием первого и второго законов термодинамики, в такой же степени достоверны, как и сами основные законы.  [c.67]

По мере того как мы, исходя из фундаментального закона устойчивого равновесия, будем глава за главой развивать понятия и теоремы, читатель увидит, что утверждения, получившие названия первого и второго законов термодинамики, принимают характер следствий и тем самым теряют право называться самостоятельными фундаментальнЪши законами . Кроме того, оказывается, что нет необходимости и в так называемом нулевом законе . Чтобы читателю было легче следить за логическим развитием длинной цепи идей, образующих фундамент термодинамической науки, мы будем строить генеалогическое древо термодинамики , показывая его рост в конце каждой главы. Это позволит более ясно представить логическую структуру нашей довольно абстрактной отрасли науки.  [c.14]

Закон термодинамики – Энциклопедия по машиностроению XXL

Приведенные рассуждения способствуют дальнейшему разъяснению точки зрения, высказанной в разд. 1-9 и касающейся вывода уравнения Бернулли на основании первого закона термодинамики, который часто встречается в руководствах по гидродинамике. На самом деле, если предположить справедливость реологического уравнения состояния (1-9.1), то диссипативный член т Vv обращается в нуль, т. а. в идеальных жидкостях не происходит диссипации энергии. Если первоначально принять это положение как интуитивное, то можно прямо записать уравнение (1-10.14) с нулевым последним членом в правой части и вычесть его из уравнения баланса энергии (1-10.13). Разумеется, при этом получим уравнение (1-10.6) (с V V. х = 0), т. е. уравнение Бернулли. Очевидно, что при таком подходе принимается предположение, что в некоторой точке вдоль линии тока нет диссипации. Несмотря на это, указанный подход имеет столь глубокие традиции, что используется всюду в гидромеханике ньютоновских жидкостей, хотя он не только логически небезупречен, но даже приводит к неправильным результатам ).  [c.52]

И наконец, следует рассмотреть требование, не являющееся требованием инвариантности. Оно состоит в том, чтобы не нарушался второй закон термодинамики. Для ньютоновской жидкости это требование весьма просто удовлетворяется тем, что вязкость считается неотрицательной величиной, так что уравнение (1-10.16) всегда определяет положительную диссипацию. Для более сложных реологических предположений этот вопрос может решаться и не столь непосредственно второй закон термодинамики накладывает ограничения как на реологическое, так и на энергетическое уравнения состояния. Эту весьма сложную проблему пытался решить Колеман в недавней работе 15], что будет обсуждаться в гл. 4.  [c.60]

При обычном подходе некоторый вид представления первого и второго законов термодинамики приводит к так называемым уравнениям Максвелла, из которых мы рассмотрим здесь в качестве примера лишь следующее А — свободная энергия Гельм-  [c.147]

Уравнения (4-4.4) — (4-4.6) получаются на основании первого и второго законов термодинамики, применяемых к материалам, состояние которых (давление, свободная энергия и т. п.) определяется только текущими значениями Г и F. Уравнения (4-4.5) и (4-4.6) представляют собой ограничения, налагаемые законами термодинамики на допущения о состоянии материала в том смысле, что запрещается постулировать такие уравнения состояния, скажем, для А -а Р, которые не удовлетворяют (4-4.5). В последующем рассмотрении увидим, как получаются соответствующие уравнения (или ограничения) для материалов с памятью. Мы столкнемся с тем дополнительным осложнением, что напряженное состояние нельзя, вообще говоря, рассматривать как изотропное.  [c.149]

В разд. 1-1 было показано, что первый закон термодинамики (т. е. уравнение баланса энергии) является одним из основных уравнений, необходимых для того, чтобы иметь возможность решить — по крайней мере в принципе — любую проблему механики жидкости. Оно рассматривается наряду с уравнениями баланса массы и импульса. Одновременно с этим необходимо совместно рассматривать три уравнения состояния одно — для полного напряжения (которое можно разложить на давление и девиаторную часть напряжения), другое — для теплового потока (которое не обязательно выражается в виде простой формы закона Фурье) и третье — для внутренней энергии (см. табл. 1-2).  [c.149]

Второй закон термодинамики играет совсем иную роль. Действительно, предположим, что энергия добавлена к списку переменных в табл. 1-2, так же как и энтропийное уравнение состояния — к числу уравнений (т. е. имеется уравнение, задающее энтропию S как функцию каких бы то ни было относящихся к делу переменных) предположим, кроме того, что рассматривается второй закон термодинамики в какой-либо подходящей формулировке.  [c.149]

Из этой таблицы видно, что второй закон термодинамики делает задачу переопределенной, поскольку число уравнений в ней на единицу больше числа переменных. Следовательно, это приводит к заключению, что второй закон термодинамики налагает некоторые ограничения, природу которых необходимо выяснить ).  [c.150]

Здесь возникает тонкий вопрос, поскольку с первого взгляда можно выделить две различные точки зрения. Можно полагать, что второй закон термодинамики налагает некоторые ограничения на допустимые процессы, т. е. его выполнение потребовало бы, чтобы некоторые превращения данного материала были бы запретными. С другой стороны, можно полагать, что ограничения налагаются на уравнения состояния как будет показано ниже, правильна вторая точка зрения.  [c.150]

Начнем с первого закона термодинамики, который будет записан в общем виде, позволяющем учесть как сжимаемость, так и радиационный приток энергии. Пусть Р — удельная работа напряжения , т, е. производимая внутренними напряжениями работа,  [c.150]

Можно заметить, что, хотя второй закон термодинамики выражен в виде неравенства, а не уравнения, его выполнение действительно налагает некоторые ограничения.  [c.150]

Второй закон термодинамики будет записан в форме неравенства Гиббса — Дюгема [8]  [c.151]

Теперь мы в состоянии формализовать несколько неопределенное понятие диссипации энергии, которое содержится во втором законе термодинамики. Определим скорость диссипации энергии D как  [c.153]

Глава вторая ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ  [c.11]

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ВЫРАЖЕНИЕ ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ  [c.14]

Первый закон термодинамики представляет собой частный случай всеобщего закона сохранения и превращения энергии применительно к тепловым явлениям. В соответствии с уравнением Эйнштейна Е = тс надо рассматривать единый закон сохранения и превращения массы и энергии. Однако в технической термодинамике мы имеем дело со столь малыми скоростями объекта, что дефект массы равен нулю, и поэтому закон сохранения энергии можно рассматривать независимо.  [c.14]

Полученное уравнение является математическим выражением первого закона термодинамики. Каждый из трех членов этого соотношения может быть положительным, отрицательным или равным нулю. Рассмотрим некоторые частные случаи.  [c.14]

Проинтегрировав уравнения (2.7) и (2.11) для некоторого процесса, получим выражение первого закона термодинамики в интегральной форме  [c.15]

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ  [c.19]

Несмотря на эквивалентность теплоты и работы, процессы их взаимного превращения неравнозначны. Опыт показывает, что механическая энергия может быть полностью превращена в теплоту, например, путем трения, однако теплоту полностью превратить в механическую энергию в периодически повторяющемся процессе нельзя. Многолетние попытки осуществить такой процесс не увенчались успехом. Это связано с существованием фундаментального закона природы, называемого вторым законом термодинамики. Чтобы выяснить его сущность, обратимся к принципиальной схеме теплового двигателя (рис. 3.2).  [c.21]

Таким образом, второй закон термодинамики можно сформулировать в виде следующего утверждения Вечный двигатель второго рода невозможен . В более расшифрованном виде эту формулировку в 1851 г. дал В. Томсон Невозможна периодически действующая тепловая машина, единственным результатом действия которой было бы получение работы за счет отнятия теплоты от некоторого источника .  [c.22]

Являясь следствием второго закона термодинамики, формула для КПД цикла Карно, естественно, отражает его содержание. Из нее видно, что теплоту горячего источника можно было бы полностью превратить в работу, т. е. получить КПД цикла, равный единице, лишь в случае, когда Т – оо либо Гг- -О Оба значения температур недостижимы, (Не-  [c.23]

Используя обратный цикл Карно, рассмотрим еще одну формулировку второго закона термодинамики, которую в то же время, что и В. Томсон, предложил Р. Клаузиус теплота не может самопроизвольно (без компенсации) переходить от тел с более низкой к телам с более высокой температурой.  [c.26]

Ранее было показано, что для равновесных процессов справедливо соотношение ds = 6q/T. Разобранный пример достаточно наглядно показывает, что в неравновесных процессах ds> bq/Т, если бисточника теплоты. Обе записи являются аналитическими выражениями второго закона термодинамики  [c.27]

Если Af велико, то Др/р 0 и самопроизвольное повышение давления в соответствии со вторым законом термодинамики отсутствует, Если же рассматривать сильно разреженный газ или очень малый объем, в котором содержится, например, всего 100 молекул, то Др/р=1/10, В таком объеме наблюдаются заметные самопроизвольные пульсации давления (в среднем на 10 % от среднего), а следовательно, второй закон термодинамики нарушается, Поэтому учитывать флуктуации нужно лишь в том случае, когда число частиц в рассматриваемой системе мало. Но для та-  [c.28]

Так как 1 = 0, то в соответствии с первым законом термодинамики Au = q и  [c.31]

Количество подведенной (или отведенной) в процессе теплоты можно определить с помощью уравнения первого закона термодинамики q = (u2 —  [c.33]

Работа расщирения определяется из первого закона термодинамики  [c.39]

Если в потоке мысленно выделить замкнутый объем рабочего тела и наблюдать за изменением его параметров в процессе перемещения, то для описания его поведения будут пригодны все полученные выше термодинамические соотношения и, в частности, первый закон термодинамики в обычной записи q = = Ди + /.  [c.44]

Подставив полученные значения q и I в уравнение первого закона термодинамики, получим  [c.44]

Применим первый закон термодинамики к различным типам тепломеханического оборудования.  [c.45]

Согласно второму закону термодинамики самопроизвольный процесс переноса теплоты в пространстве возникает под действием разности температур и направлен в сторону уменьшения температуры.  [c.69]

В соответствии с уравнением (5.3) первого закона термодинамики, количество теплоты, отдаваемой потоком газов в теплообменнике, равно разности энтальпий газов до и после теплообменника (изменением скоростного напора можно пренебречь, а техническая работа не совершается). Поэтому основой тепловых расчетов топливоиспользующих устройств является энтальпия продуктов сгорания, которую принято рассчитывать на единицу количества топлива, из которого получились эти продукты , т, е.  [c.128]

Предположим, что адиабаты пересекаются в точке с. Проведем между ними изотермический процесс аЬ, получим цикл аЬс, в котором совершается работа (эквивалентная заштрихованной площади) за счет охлаждения одного источника теплоты, что противоречит второму закону термодинамики.  [c.209]

В соответствии с первым законом термодинамики для закрытых систем, в которых протекают равновесные процессы, 6q = du-irpdv.  [c.15]

Из первого закона термодинамики следует, что взаимное превращение тепловой и механической энергии в двигателе должно осуществляться в строго эквивалентных количествах./Дамгатель, который позволял бы получать работу без энергетических затрат, называется вечным двигателем первого ро-д а. Ясно, что такой двигатель невозможен, ибо он противоречит первому закону термодинамики. Поэтому первый закон можно сформулировать в виде следующего утверждения вечный двигатель первого рода невозможен. В 1755 г. французская Академия наук раз и навсегда объявила, что не будет больше принимать на рассмотрение какие-либо проекты вечных двигателей.  [c.20]

Уравнения первого закона термодинамика для адиабатного процесса принимают вид pdT vdp = Q dT- — -pdv = Q. Поделив первое уравнение на второе, получим  [c.32]

Работа расширения при адиабатном процессе согласно первому закону термодинамики совершается за счет уменьшения внутренней энер1ии и может быть вычислена по одной из следующих формул  [c.33]

Выше было указано, что к замкнутому объему рабочего тела, выделенному в потоке, применимо выражение первого закона термодинамики для закрытой системы, т. е. 6 = б внет + 6(/тр = /1 vdp, откуда 6qmeш = dll — vdp — бl f.  [c.44]

С другой стороны, для объема рабочего тела, движущегося в потоке без трения, применимо выражение первого закона термодинамики для закрытой системы 6qsiKm = dh — vdp.  [c.45]

Согласно уравнению первого закона термодинамики для потока (5.3) в случае, когда 2 = l и [c.54]

1-й закон термодинамики

1-й закон термодинамики гласит, что энергия не создается и не разрушается, поэтому энергия Вселенной постоянная . Однако энергия может быть передана из одной части Вселенной в другую. Чтобы решить термодинамические проблемы, нам нужно будет изолировать определенную часть Вселенной, систему, от остальной части Вселенной, окружающей среды.

Передача энергии между различными системами может быть выражена как:

E ₁ = E ₂ (1)

, где

E ₁ = начальная энергия

E ₂ = конечная энергия

Внутренняя энергия включает:

• Кинетическая энергия, связанная с движениями атомов
• Потенциальная энергия, запасенная в химических связях молекул
• Гравитационная энергия системы

Первый закон является отправной точкой для науки термодинамики и инженерного анализа.

На основе типов обмена, который может иметь место, мы определим три типа систем:

• изолированные системы : без обмена материей или энергией
• закрытые системы: без обмена материей, но некоторый обмен энергией
• открытые системы : обмен как веществом, так и энергией

Первый закон использует ключевые концепции внутренней энергии , тепла и работы системы .Он широко используется при обсуждении тепловых двигателей .

Изменение внутренней энергии системы равно напору, добавленному в систему, за вычетом работы, выполненной система:

dE = Q – W (2)

где

dE = изменение внутренней энергии

Q = тепло, добавленное в систему

W = работа, выполненная Закон системы

1 ^st не дает информации о направлении процессов и не определяет конечное состояние равновесия.Интуитивно мы знаем, что энергия течет от высокой температуры к низкой. Таким образом, закон 2 ^nd необходим для определения направления процессов .

Энтальпия – это «термодинамический потенциал», используемый в химической термодинамике реакций и нециклических процессов. Энтальпия определяется как

H = U + PV (3)

, где

H = энтальпия

U = внутренняя энергия

P = давление

V = объем

Энтальпия тогда является точно измеряемой переменной состояния, поскольку она определяется в терминах трех других точно определяемых переменных состояния.

Перейти к международно согласованным ключевым значениям Thermodyamics, Стандартное состояние и энтальпия образования, свободная энергия Гиббса образования, энтропия и теплоемкость и стандартная энтальпия образования, энергия Гиббса образования, энтропия и молярная теплоемкость органических веществ для списка значения для множества неорганических и органических веществ.

Энтропия используется для определения недоступной энергии в системе. Энтропия определяет относительную способность одной системы взаимодействовать с другой.Когда все движется к более низкому энергетическому уровню, когда человек менее способен воздействовать на окружающую среду, считается, что энтропия увеличивается. Энтропия связана со вторым началом термодинамики.

Для Вселенной в целом энтропия увеличивается.

Первый закон термодинамики

Термодинамика – это раздел физики который имеет дело с энергией и работой системы. Термодинамика имеет дело только с крупномасштабный ответ системы, которую мы можем наблюдать и измерять в экспериментах.Маломасштабные газовые взаимодействия описывается кинетической теорией газов. Есть три основных законы термодинамики, которые описаны на отдельных слайдах. Каждый закон приводит к определению термодинамические свойства которые помогают нам понять и спрогнозировать работу физического система. Мы представим несколько простых примеров этих законов и свойства для множества физических систем, хотя нас больше всего интересует термодинамика двигательные установки а также высокоскоростные потоки. К счастью, многие из Классические примеры термодинамики включают газовую динамику.

По нашим наблюдениям за проделанной работой, или газом, мы обнаружили, что объем работы зависит не только от начального и конечного состояний газа но также и в процессе или пути, который производит конечное состояние. Точно так же количество тепла, переданное в, или от газа также зависит от начального и конечного состояний и процесс , который производит конечное состояние. Многие наблюдения реальных газов показали, что разница теплового потока в газ а работа, проделанная газом, зависит только от начального и конечного состояния газа и не зависит от процесса или пути который производит конечное состояние.Это говорит о существовании дополнительная переменная, называемая внутренней энергией газа, который зависит только от состояния газа, а не от какого-либо процесса. Внутренняя энергия – это переменная состояния, как и температура или давление. Первый закон термодинамики определяет внутреннюю энергия (E) равна разности теплопередачи (Q) в система и работа (W), выполненная по системе.

E2 – E1 = Q – W

Мы подчеркнули слова «в» и «по» в определении.Отвод тепла из системы будет присвоен отрицательный знак в уравнении. Аналогично работаю Сделанному в системе присваивается отрицательный знак.

Внутренняя энергия – это просто форма энергии, подобная потенциальной энергия объекта на некоторой высоте над землей, или кинетическая энергия движущегося объекта. Точно так же, как и потенциальная энергия может быть преобразован в кинетическую энергию при сохранении полной энергии системы, внутренняя энергия термодинамической системы может быть преобразуется либо в кинетическую, либо в потенциальную энергию.Как потенциал энергия, внутренняя энергия может храниться в системе. Обратите внимание, однако, что тепло и работы не могут храниться или сохраняться независимо, поскольку они зависят от о процессе. Первый закон термодинамики допускает многие возможные состояния системы, но только определенные состояния обнаружено, что существует в природе. В второй закон термодинамики помогает объясните это наблюдение.

Если система полностью изолирована от внешней среды, она возможно изменение состояния, при котором тепло не передается в система.Ученые называют процесс, в котором нет тепла. перенос как адиабатический процесс . Реализация первого закона термодинамики для газов вводит еще один полезная переменная состояния, называемая энтальпией который описан на отдельной странице.