Первый закон термодинамики формула

Категории Законы

Соотношения 4. По сути дела, формулировка 1-го начала термодинамики послужила основанием для утверждения в физике понятия "энергия". С той поры оно заняло центральное место в физике, отодвинув на второй план введенное Ньютоном понятие "сила". Признание энергии как наиболее общего понятия, позволяющего рассматривать с единой точки зрения все явления и процессы, следует признать основным достижением науки XIX в. Весь производственный и научный опыт, многочисленные экспериментальные подтверждения предсказаний, сделанные на основе первого начала, свидетельствуют о справедливости этого базового закона природы. Рассмотрим систему, которая получает энергию в процессе теплообмена.

II. Молекулярная физика

Раздел 2. Основы термодинамики 2. Первый закон термодинамики Первое начало термодинамики определяет энергетический баланс на контрольной поверхности различных систем. Контрольная поверхность — воображаемая оболочка, которой окружают систему, рассматривая потоки входящей и выходящей энергии через нее. Элементами баланса являются внутренняя энергия, работа и теплота. Основанием для составления баланса служит положенный в основу первого начала всеобщий закон сохранения и превращения энергии, согласно которому энергия не исчезает и не возникает, она лишь переходит из одного вида в другой в различных процессах.

Эмпирическое обоснование первого закона термодинамики дается опытами Джоуля, который показал, что всегда требуется одна и та же механическая работа, чтобы нагреть определенное количество воды на один градус. Этот результат представляет собой так называемый принцип эквивалентности, который Томсон сформулировал следующим образом: если из термических источников получается или в результате термических эффектов уничтожается одно и то же количество механической работы, то исчезает или возникает одно и то же количество теплоты.

Существует также другая формулировка принципа эквивалентности: невозможно построить машину, которая производила бы механическую работу, не затрачивая при этом эквивалентного количества теплоты принцип невозможности вечного двигателя пер вого рода. Записанный в таком виде общий принцип сохранения энергии в термодинамическом процессе называется математическим выражением первого закона термодинамики, которому можно дать следующую формулировку:в термодинамическом процессе подведенная к телу теплота в общем случае расходуется на изменение его энергии и совершение внешней работы.

Если рабочее тело как целое не движется его центр тяжести неподвижен , а потенциальной энергией внешнего поля сил можно пренебречь, то изменение полной энергии рабочего тела будет равно изменению его внутренней энергии. Следует обратить внимание на то, что, хотя величины, входящие в уравнение первого закона термодинамики, — внутренняя энергия, работа и количество теплоты, — выражаются в одних и тех же единицах, физические понятия, определяющие эти величины, глубоко различны.

Как уже указывалось выше, внутренняя энергия представляет собой энергию, накопленную рабочим телом системой , запас энергии, а работа и теплота характеризуют энергию, которая сообщается рабочему телу или отнимается от него в каком-либо процессе. Но все попытки, в том числе талантливейших конструкторов, были обречены на неудачу.

Тема 6. "Основы термодинамики".

Первый закон 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.

Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс

Эта энергия может изменяться на величину , если система получает или отдает энергию. Передача энергии системе или от системы может происходить в форме теплоты q или в форме работы w. Если q имеет положительное значение, система приобретает энергию. Если w имеет положительное значение, система тоже приобретает энергию. Это означает, что работа выполняется над системой. Если w имеет отрицательное значение, работа выполняется системой. В последнем случае система теряет энергию. Все три величины - измеряются в единицах энергии, т. Первый закон термодинамики, в сущности, представляет собой не что иное, как одну из формулировок закона сохранения энергии. Закон сохранения энергии утверждает, что энергия не создается и не уничтожается, но может превращаться из одной формы в другую.

Первый закон термодинамики. Просто!

Из первого начала в формулировке Кирхгофа вытекает, что те составные части полной энергии системы, которые не изменяются в рассматриваем процессе, во внутреннюю энергию системы не входят и, следовательно, внутренняя энергия есть изменяемая часть полной энергии системы. Для функции состояния естественен вопрос о её аргументах. Из дефиниции Кирхгофа следует, что внутренняя энергия зависит от переменных, входящих в выражение для работы, то есть обобщённых термодинамических координат , и температуры как движущей силы теплопередачи. Традиционно теплоту и работу трактуют как формы передачи энергии, то есть их характеризуют посредством описательных дефиниций. Именно по этой причине как математические объекты теплота и работа в дефиницию внутренней энергии по Кирхгофу входят в виде неопределяемых переменных. Фактически это означает привязку внутренней энергии к равновесным процессам в закрытых системах, когда возможна однозначная трактовка понятий теплоты и работы. Важно, что ни масса системы, ни массы количества составляющих систему веществ не относятся к обобщённым термодинамическим координатам, а поэтому в традиционном подходе к обоснованию термодинамики массы количества веществ не входят в перечень переменных, от которых зависит внутренняя энергия или, что то же самое, масса является адиабатно заторможенной величиной [27]. Из аддитивности внутренней энергии вытекает, однако, что для флюидов газов и жидкостей внутренняя энергия обладает свойством экстенсивности , то есть внутренняя энергия однородной системы пропорциональна массе этой системы.

Полезное видео:

Первый закон термодинамики

Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. При совершении работы меняется объем тела. Причина в том, что при столкновении с движущимся поршнем сжатие газа кинетическая энергия молекул изменяется — поршень отдает часть своей механической энергии.

Формула первого закона термодинамики

Дома : Упр. Лекция N 3. ТЕМА:Необратимость тепловых процессов в природе. Второй закон термодинамики. ЦЕЛЬ: Указать на направленность процессов в природе. Дать понятие о втором законе термодинамики.

Первый закон термодинамики при изопроцессах, нюансы. Но изучая тепловые процессы, мы будем рассматривать формулу. Согласно первому.

Первый закон термодинамики

Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Адиабатный процесс Адиабатный процесс 1. Внутренняя энергия и ее изменение.

II. Молекулярная физика

Так как разным переходам соответствуют разные значения работы и одно и то же значение изменения внутренней энергии, то согласно первому закону термодинамики этим переходам будут соответствовать разные количества теплоты. Накопителей работы и теплоты не существует. Работа не приобретается и не расходуется, а совершается в процессе воздействия внешних тел на термодинамическую систему или термодинамической системы на внешние тела. О количестве теплоты или теплообмене можно говорить, только описывая процесс взаимодействия термодинамической системы с внешними телами, в процессе которого происходит изменение ее внутренней энергии. Теплообмен происходит при наличии разности температур участвующих в процессе тел. Результатом теплообмена является выравнивание температур. Таким образом, количество теплоты — это энергия, передаваемая от одного тела другому в процессе теплообмена, а не энергия, которой обладают тела до или после теплообмена. Первый закон термодинамики является выражением одного из наиболее общих законов природы — закона сохранения и превращения энергии в приложении к определенному и очень распространенному классу физических явлений.

Первый закон термодинамики, внутренняя энергия, тепло, работа, энтальпия, энтропия.

Согласно первому началу термодинамики, работа может совершаться только за счет теплоты или какой-либо другой формы энергии. Следовательно, работу и количество теплоты измеряют в одних единицах — джоулях как и энергию. Первое начало термодинамики было сформулировано немецким ученым Ю. Манером в г. Джоулем в г. При любых процессах, происходящих в изолированной системе, ее внутренняя энергия остается постоянной. Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Первое начало термодинамики

Рисунок 1. Обмен энергией между термодинамической системой и окружающими телами в результате теплообмена и совершаемой работы. Если система обменивается теплом с окружающими телами и совершает работу положительную или отрицательную , то изменяется состояние системы, то есть изменяются ее макроскопические параметры температура, давление, объем. Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Его открыл в результате длительных исследований, завершившихся изданием собрания трудов в году, великий немецкий естествоиспытатель и врач Юлиус Роберт фон Майер. Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами. Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов.