Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики

Основные вопросы

• закон сохранения энергии для термодинамических процессов;
• связь изменения внутренней энергии газа с работой внешних сил и количеством теплоты, переданного термодинамической системе;
• применение первого закона термодинамики к различным газовым процессам;
• уравнение теплового баланса;
• необратимость тепловых процессов.

2/14

Закон сохранения энергии, записанный применительно к термодинамической системе, выглядит следующим образом:

Q = A /  + ∆U

где Q – количество теплоты, переданное системе;

A /   -  работа системы (газа);

∆ U - изменение внутренней энергии системы (газа).

3/14

Первый закон термодинамики:   сообщенное системе количество теплоты расходуется на совершение системой работы против внешних сил и изменение внутренней энергии системы. Если работу совершают внешние по отношению к системе тела, то работа газа считается отрицательной, работа внешних тел положительной и А = - A /

4/14

Тогда первый закон термодинамики лучше написать в виде ∆U = Q + А

Первый закон термодинамики – закон сохранения энергии для термодинамических систем.

5/14

0 ∆U0 Q = ∆U + A / 6/14 " width="640"

Применение первого закона термодинамики к изопроцессам

Изотермический процесс Т = const

∆ U =0 Q = A /

Изохорный процесс V = const

A /  = 0 Q = ∆U

Изобарный процесс Р = const

A / 0 ∆U0

Q = ∆U + A /

6/14

Применение первого закона термодинамики к изопроцессам

Адиабатный процесс

Процесс, протекающий без теплообмена, т.е. Q = 0

Тогда система может совершать работу либо за счет уменьшения внутренней энергии (газ расширяется) A /  = - ∆U , либо за счет работы внешних тел над системой (происходит сжатие газа) А = ∆U .

7/14

Уравнение теплового баланса

Если в замкнутой системе тела обмениваются энергией и работа этими телами не совершается, то суммарное изменение внутренней энергии системы равно нулю; тогда соответственно равна нулю и сумма количеств теплоты, полученных или отданных телами системы,

Q 1  +Q 2  +Q 3  +Q 4  +...+Q n  = 0

8/14

• Первый закон термодинамики не определяет направление тепловых процессов.

• Необратимыми называются такие явления, которые самопроизвольно протекают только в одном направлении; в обратном направлении они протекают только при внешнем воздействии.

9/14

Формулировка второго закона термодинамики:   невозможно перевести тепло от менее нагретого тела к более нагретому телу при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих их телах (или невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от тела менее нагретого, к телу более нагретому).

10/14

Статистический характер второго закона термодинамики

• Состояние макроскопической системы (например, газ в баллоне) может быть реализовано огромным числом микросостояний (комбинацией в расположении молекул). Вероятность того, что первоначально находившийся в какой-либо части объёма газ весь снова соберется в какой-то момент времени в той же его части очень мала. А при очень большом числе частиц - ничтожно мала.

11/14

Статистический характер второго закона термодинамики

• Вероятность обратимых процессов, наоборот, тем больше, чем меньше число частиц в системе. Поэтому справедливость второго закона термодинамики определяется достаточно большим объёмом и достаточно большим числом частиц системы. Так, например, ничтожно мала (реально равна 0) вероятность того, что спокойно висящий маятник начнет раскачиваться в результате одновременного, направленного в одну сторону удара всех молекул воздуха, до какого-то момента, двигавшихся хаотично по всем сторонам.

12/14

Статистический характер второго закона термодинамики

• Направление термодинамических процессов определяется вторым законом термодинамики. Первый и второй законы термодинамики позволяют сделать заключение о невозможности создания вечного двигателя.

13/14

Интернет - источник

• https://resh.edu.ru/subject/lesson/4723/conspect/15577 /

14/14