Глава 13. Основы термодинамики

Первый закон термодинамики

В общем случае при переходе системы из одного состояния в другое внутренняя энергия изменяется одновременно как за счёт совершения работы, так и за счёт передачи теплоты. Первый закон термодинамики формулируется именно для таких общих случаев.

Первый закон термодинамики
Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе:

ΔU = А + Q. (13.11)

Систему, которая не обменивается с внешней средой ни энергией, ни веществом, называют изолированной.

Если система является изолированной, то работа внешних сил равна нулю (А = 0) и система не обменивается теплотой с окружающими телами (Q = 0).

В этом случае согласно первому закону термодинамики

ΔU = U₂ - U₁ = 0,

или

U₁ = U₂.

Важно
Внутренняя энергия изолированной системы остаётся неизменной (сохраняется).

Часто вместо работы А внешних тел над системой рассматривают работу А' системы над внешними телами. Учитывая, что А' = -А, первый закон термодинамики (13.11) можно записать так:

Q = ΔU + А'. (13.12)

Количество теплоты, переданной системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами. Невозможность создания вечного двигателя

Из первого закона термодинамики следует невозможность создания вечного двигателя первого рода, т. е. устройства, способного совершать неограниченную работу без затрат топлива или каких-либо других материалов. Если к системе не поступает тепло (Q = 0), то работа А' согласно уравнению (13.12) может быть совершена только за счёт убыли внутренней энергии:

А' = -ΔU.

После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать.

Работа и количество теплоты — характеристики процесса изменения внутренней энергии

В данном состоянии система всегда обладает определённой внутренней энергией.

Но нельзя говорить, что в системе содержится определённое количество теплоты или работы. Как работа, так и количество теплоты являются величинами, характеризующими изменение внутренней энергии системы в результате того или иного процесса.

<<< К началу Окончание >>>