De eerste wet van de thermodynamica - het is het begin van alle dingen

Het onderwerp van de studie van de thermodynamica is de energie in al zijn vormen en, belangrijker nog, energie overgangen van de ene naar de andere vorm. Het gebeurt zo dat de term is ontstaan in de vroege dagen van het onderzoek op het gebied van energie-onderzoek, en op dat moment een lijst met verschillende soorten energie nog klein was - mechanische en thermische. Vandaar de naam "Thermodynamics" meest nauwkeurig de essentie van het object - beweging (transfer) en de warmte omzetting in mechanische arbeid en vice versa. Geleidelijk de begrippen karakteriseren thermische processen: smeltwarmte, warmtecapaciteit en tenslotte de eenheid hoeveelheid warmte - calorie (1772 M.Vilke). Het zal tijd kosten en zal worden geformuleerd de eerste wet van de thermodynamica, maar elke beweging was het resultaat van hard werk van vele onderzoekers.

Om de studie van de wetten van de thermodynamica zijn een aantal overeenkomsten worden vastgesteld, waardoor de studie benadrukken het object en geef de eigenschappen ervan te bestuderen. Studieobject worden weergegeven door gesloten systemen een groot aantal deeltjes. Als het systeem de grenzen van een bepaald volume kan bepalen, wordt het genoemd lichaam. Hier en daar was een belangrijke deelnemer aan de thermodynamische actie: het systeem van de deeltjes die in een bepaald volume - ideaal gas. In het proces van energieomzetting thermodynamisch systeem van toestand verandert en deze veranderingen zijn beschreven door een aantal begrippen - de procesparameters. Indien de parameters neemt de temperatuur T, het volume V en de druk P, volstaat het ze geen thermodynamisch proces te beschrijven. Alle systemen worden beschouwd als alleen voor evenwicht staten. De oprichting van het evenwicht, bijvoorbeeld, warmte, - een warmteoverdracht proces - iets koelt en verwarmt iets. In dit geval is het aantal "betaalde - ontvangen", volgens de eerste wet van de thermodynamica, zal hetzelfde zijn. En hier ligt het grootste probleem is dat al eeuwen, wetenschappers besluiten: Zoek de deelnemers van het energiemetabolisme en hun rol in het proces te bepalen.

De basis van de theorie van de thermodynamica inrichting 3 zijn recht. Aangenomen wordt dat het lichaam energie kan absorberen, waardoor het inwendige (bijvoorbeeld verwarming) en / of door de interne energie werk uitwendige krachten doen overwinnen (bijvoorbeeld het indrukken van de zuiger). : Bijgevolg wordt de eerste wet van de thermodynamica als volgt behandeld de verandering in inwendige energie U van het lichaam is de som van de geabsorbeerde energie de energie Q en externe krachten A. Mathematisch wordt dit uitgedrukt door het oneindig kleine als volgt gewijzigd:

dU = dQ + dA (1)

Sterker nog, het is de wet van behoud van energie, kunnen we zeggen, de wet van het leven.

Eigenschappen thermodynamische processen worden gewoonlijk beschouwd in het model, waarbij het werkmedium is van ideaal gas die kan worden verwarmd en / of uit te voeren op de mechanische werkzaamheden uitwendige krachten (compressie - expansie) door middel van de zuiger, en een van de parameters - druk P, V en temperatuur T - een constante is. Toepassing van de eerste wet van de thermodynamica te izoprotsessam naar energiebronnen ontvangers voor specifieke voorwaarden te bepalen.

Isochoor proces betekent dat V = const. Vanwege het feit dat de mechanische werk is niet beschikbaar, omdat verandert niet door het verwarmen alleen het verhogen inwendige energie, en vervolgens: dA = pdV = 0, en dus dU = dQ en kan bepalen uit de relatie:

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

Aldus isochore proces gevolg van toename van de temperatuur.

Isobaar proces omvat p = const en deze voorwaarde is voldaan indien de werkvloeistof bij verhitting uitvoert mechanische arbeid, bijvoorbeeld beweging van de zuiger. Als u wenden tot expressie warmte-energie, en de vergelijking van Mendeleev-Clapeyron passen, kan men gemakkelijk een expressie te verkrijgen voor het berekenen van de mechanische werking van gas :

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

R - gasconstante en middelen werken om het gasvolume in een hoeveelheid van één mol verhogen, indien de temperatuurverandering per graad Kelvin. Conclusie: onder isobare procesgas vullen werkende verhittingselement (2) en verbruikt een deel van de toegenomen interne energie door de verlenging (3).

Een werkwijze waarbij T = const, thermodynamica genoemd isotherm. De essentie is dat door verhitting van de interne energiemarkt volledig is verbruikt in het werk van externe krachten preodoleniiyu. De eerste wet van de thermodynamica van izoprotsessov suggereert dat voor een constante lichaamstemperatuur van de interne energie maakt voor de kosten van mechanische werkzaamheden, en hangt van de drukveranderingen. Bereken de energiekosten kan worden van de uitdrukking:

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