Първият закон на термодинамиката е началото на всичко, което съществува

Предметът на изучаване на термодинамиката е енергията във всичките й проявления и, най-важното, енергийните преходи от един вид в друг. Станало е, че самият термин възниква в зората на научните изследвания в областта на енергетиката и по това време списъкът с различни видове енергия е все още малък - механичен и термичен. Ето защо името "термодинамика" най-точно отразява същността на субекта - движението (пренасянето) и превръщането на топлината в механична работа и обратно. Постепенно имаше концепции, които характеризират термичните процеси: топлинна енергия, топлинна мощност и накрая единица за измерване на количеството топлинна калория (1772, М. Уилке). Ще изтече много време и ще бъде формулиран първият закон за термодинамиката, но всяка стъпка е резултат от усилената работа на много изследователи.

За да се изучат законите на термодинамиката , бяха приети определени конвенции, които позволяват да се изолира изследваният обект и да се уточнят неговите свойства за изследване. Изследваните обекти са представени като затворени системи от огромен брой частици. Ако в системата е възможно да се определят границите на определен обем, то тя се нарича тяло. Така се появи основният участник на термодинамичното действие: системата на частиците, затворена в определен обем, е идеален газ. В процеса на енергийни трансформации термодинамичната система променя своето състояние и тези промени се описват от набор от концепции - параметри на процеса. Ако температурата Т, обемът V и налягането P се приемат като параметри, тогава те са достатъчни, за да опишат всеки термодинамичен процес. Всички системи се считат само за състояния на равновесие. Установяването на равновесие, например топлината, е процес на пренос на топлина - нещо се охлажда и нещо се затопля. Същевременно количествата "дадоха-получени", както твърди първият закон на термодинамиката, ще бъдат същите. И тук стои основната задача, която учените решават от векове: търсенето на участниците в енергийния обмен и определянето на тяхната роля в процеса.

Основата на теоретичния апарат на термодинамиката е 3 закона. Предполага се, че тялото може да поглъща енергия чрез увеличаване на вътрешната (например нагряване) и / или поради вътрешната си енергия, за да работи за преодоляване на външните сили (например бутане на буталото). Изхождайки от това, първият закон на термодинамиката се тълкува, както следва: промяната във вътрешната енергия на тялото U е сумата от енергията Q абсорбирана от нея и енергията на външните сили А. Математически това се изразява в незначителни промени, както следва:

DU = dQ + dA (1)

Всъщност, това е законът за опазване на енергията, можем да кажем, закона на битието.

Особеностите на термодинамичните процеси обикновено се разглеждат в модела, при който работещото тяло приема идеален газ, който може да бъде нагрят и / или механично задействан от външни сили (компресионно разширение) посредством бутало и един от параметрите - налягане П, обем V или температура Т Е равно на константа. Прилагането на първия закон на термодинамиката към изопроцесите дава възможност да се определят източниците на енергийни приемници за специфични условия.

Изохорният процес означава, че V = const. Последицата е, че няма механична работа , защото Обемът не се променя, само вътрешната енергия се променя поради нагряване , а след това: dA = pdV = 0 и следователно dU = dQ и може да се определи от отношението:

DQ = (т / М) * CV * dT (2)

По този начин изоохричният процес се дължи на повишаване на температурата.

Изобаричният процес възприема p = const и това условие е изпълнено, ако работната среда изпълнява механична работа при нагряване, например придвижване на буталото. Ако последователно приложим изразите за топлинната енергия и уравнението Mendeleev-Klaiperon, лесно можем да получим израз за изчисляване на механичната работа на газа :

А = (т / М) * R * (Т2-Т1) (3)

R е газова константа и означава работа за увеличаване на обема на газа в количество от един мол, ако температурата се промени с една степен Келвин. Заключение: при изобарния процес газът се захранва с топлинната енергия (2) и поглъща част от увеличената вътрешна енергия чрез разширяване (3).

Процесът, в който Т = const, в термодинамиката се нарича изотермичен. Нейната същност се крие във факта, че вътрешната енергия, получена от отоплението, е изцяло изразходвана за работа по преодоляване на външните сили. Първият закон на термодинамиката за изопроцесите предполага, че за да се поддържа постоянна телесна температура, вътрешната му енергия компенсира разходите за извършване на механична работа и зависи от промяната на налягането. Изчислете тези енергийни разходи могат да бъдат от израза:

Q = А = (т / М) * R * T * (ln (p1 / p2)).