Den första termodynamikens - det är början på allt

Föremålet för studiet av termodynamik är energin i alla dess former och framför allt energiövergångar från en form till en annan. Det råkar vara så att termen har sitt ursprung i början av forskningen inom energiforskning, och på den tiden en lista över olika typer av energi var fortfarande små - mekanisk och termisk. Därav namnet "Thermodynamics" återspeglar mest noggrant kärnan av föremålet - rörelsen (överföring), och värme omvandling till det mekaniska arbetet och vice versa. Gradvis begreppen karakterisera termiska processer: smältvärme, värmekapacitet, och, slutligen, det enhetsbelopp för värme - kalori (1772 M.Vilke). Det kommer att ta tid och kommer att formulerade termodynamikens första lag, men varje rörelse var resultatet av hårt arbete av många forskare.

För att studera termodynamikens lagar är några konventioner som antagits, vilket gör att studien markera objektet och ange dess egenskaper som ska studeras. Objekt studier representeras av slutna system av ett stort antal partiklar. Om systemet kan bestämma gränserna för en viss volym, kallas det i kroppen. Här och där fanns en viktig deltagare i den termodynamiska verkan: systemet av partiklar som finns i en viss volym - ideal gas. I processen för energiomvandling termodynamiskt system ändrar sitt tillstånd, och dessa förändringar beskrivs av en uppsättning begrepp - processparametrarna. Om parametrarna tar temperaturen T, volymen V och trycket P, är det tillräckligt att beskriva dem någon termodynamisk process. Alla system anses enbart för jämviktstillstånd. Inrättandet av jämvikt, till exempel värme, - en värmeöverföringsprocess - kyler något och värmer någonting. I det här fallet, antalet "betald - fick" kommer som första termodynamikens, vara densamma. Och här ligger det största problemet är att i århundraden, forskare bestämmer: Sök deltagare av energimetabolism och för att bestämma deras roll i processen.

Grunden för teorin om termodynamik apparat är tre lag. Det antas att kroppen kan absorbera energi, vilket ökar dess inre (t ex uppvärmning) och / eller på grund av dess inre energi att utföra arbete för att övervinna yttre krafter (t.ex. trycka kolven). Följaktligen är den första termodynamikens behandlades enligt följande: ändringen i inre energi U av kroppen är summan av den energi som absorberas sin energi Q och yttre krafter A. Matematiskt uttrycks detta genom de oändligt små ändringar enligt följande:

dU = dQ + dA (1)

I själva verket är det lagen om bevarande av energi, kan vi säga, livets lag.

Egenskaper termodynamiska processer anses vanligtvis vara i modellen, där arbetsmediet tar den perfekta gas som kan uppvärmas och / eller för att utföra på de mekaniska arbets yttre krafter (kompression - expansionen) medelst kolven, och en av parametrarna tryck - P, volymen V och temperaturen T - är en konstant. Tillämpning av termodynamikens första lag att izoprotsessam att bestämma energikällor mottagare för särskilda villkor.

Isokor process innebär att V = konst. På grund av det faktum att den mekaniska arbetet inte är tillgänglig, eftersom volym ändras inte genom upphettning endast kan öka den inre energi, och sedan: dA = PDV = 0, och följaktligen dU = dQ och den kan bestämma från förhållandet:

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

Sålunda är isokor process på grund av ökad temperatur.

Isobar process innefattar p = konst, och detta villkor är uppfyllt om arbetsfluiden vid uppvärmning utför mekaniskt arbete, till exempel rörelse av kolven. Om du vänder tillämpa uttryck för värmeenergi, och ekvationen för Mendeleev-Clapeyrons, kan man lätt få ett uttryck för att beräkna den mekaniska driften av gas :

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

R - gaskonstanten, och avses arbete för att öka volymen av gas i en mängd av en mol, om temperaturförändringen per grad Kelvin. Slutsats: enligt isobar processgas fylla uppvärmningsenergi (2) och förbrukar en del av den ökade inre energin av förlängningen (3).

En process i vilken T = konst, i termodynamik kallade isotermiska. Dess väsen är att genom uppvärmning av den inre energin helt förbrukas i arbetet med yttre krafter preodoleniiyu. Den första termodynamikens för izoprotsessov antyder att för att upprätthålla en konstant kroppstemperatur på sin inre energi utgör för kostnaden för att utföra mekaniskt arbete, och beror på tryckförändringar. Beräkna energikostnaden kan vara från uttrycket:

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