První zákon termodynamiky je začátkem všeho, co existuje

Předmětem studie termodynamiky je energie ve všech jejích projevech a nejdůležitější je přechod energie z jednoho druhu na druhého. To tak se stane, že pojem vznikl v počátcích výzkumu v oblasti energetického výzkumu a v té době seznam různých druhů energie byl ještě malý - mechanickou a tepelnou. Proto termín "termodynamika" přesně odráží podstatu předmětu - pohyb (přenášení) a přeměnu tepla na mechanickou práci a naopak. Postupně pojmy charakterizující tepelných procesů: teplo tání, tepelná kapacita, a konečně, množství jednotka tepla - kalorie (1772 M.Vilke). Hodně času projde a první termodynamický zákon bude formulován, ale každý krok byl výsledkem ustálené práce mnoha vědců.

Studovat zákony termodynamiky byly přijaty některé konvence, které umožňují izolovat studovaný předmět a určit jeho vlastnosti, které je třeba studovat. Objekty, které jsou předmětem šetření, jsou zastoupeny jako uzavřené systémy z obrovského počtu částic. Pokud je v systému možné určit hranice určitého svazku, pak se nazývá tělo. Tak se objevil hlavní účastník termodynamického působení: systém částic, uzavřený v určitém objemu, je ideálním plynem. V procesu transformací energie mění termodynamický systém svůj stav a tyto změny jsou popsány souborem konceptů - parametry procesu. Pokud jsou teplota T, objem V a tlak P považovány za parametry, pak jsou dostatečné pro popis jakéhokoli termodynamického procesu. Všechny systémy jsou považovány pouze za rovnovážné stavy. Vytvoření rovnováhy, například tepla, je proces přenosu tepla - něco se ochladí a něco se zahřeje. Současně bude množství "dáno-přijato", jak uvádí první zákon termodynamiky, stejné. A zde leží hlavní úkol, který vědci řeší po staletí: hledání účastníků výměna energie a určení jejich role v procesu.

Základem teoretického aparátu termodynamiky jsou 3 zákony. Předpokládá se, že tělo může absorbovat energii, čímž se zvyšuje její vnitřní (například, topení) a / nebo v důsledku jeho vnitřní energie dělat práci k překonání vnější síly (např., Tlakem na píst). Vycházíme z toho, že první termodynamický zákon je vykládán takto: změna vnitřní energie tělesa U je součtem energie Q, kterou absorbuje, a energie vnějších sil A. Z matematického hlediska je to vyjádřeno v podobě nekonečně malých změn takto:

dU = dQ + dA (1)

Ve skutečnosti je to zákon zachování energie, můžeme říci, zákon bytí.

Vlastnosti termodynamických procesů obvykle považován v modelu, kde se pracovní médium bere perfektní plyn, který může být zahříván a / nebo provádět na něm na mechanickou práci vnější síly (komprese - expanze) prostřednictvím pístu, a jeden z parametrů - tlak P, objem V a teplota T - je konstanta . Aplikace prvního termodynamického zákona na isoprocesy umožňuje určit zdroje energetických přijímačů pro specifické podmínky.

Izochorický proces znamená, že V = const. Důsledkem toho, že mechanická práce chybí, t. objem se nemění pouze v důsledku změn topení vnitřní energie, a potom: dA = pdV = 0 a tudíž dU = dQ a lze ji určit z relace:

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

Izochorický proces je tudíž způsoben zvýšením teploty.

Izobarický proces předpokládá p = const a tato podmínka je splněna, pokud pracovní médium provádí mechanickou práci na topení, například pohybem pístu. Pokud střídavě použijeme výrazy pro tepelnou energii a rovnici Mendeleev-Klaiperon, můžeme snadno získat výraz pro výpočet mechanické provoz plynu:

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

R je plynová konstanta a znamená práci na zvýšení objemu plynu o jeden mol, pokud se teplota změní o jeden stupeň Kelvina. Závěr: při izobarickém procesu se plyn doplňuje energií vytápění (2) a spotřebovává část zvýšené vnitřní energie expanzí (3).

Proces, ve kterém T = const, v termodynamice se nazývá izotermie. Jeho podstatou spočívá ve skutečnosti, že vnitřní energie přijatá v důsledku vytápění je zcela vynaložena na práci na překonání vnějších sil. První zákon termodynamiky pro izoprotsessov vyplývá, že aby se udržela konstantní teplota těla své vnitřní energie, který se na náklady na provádění mechanických prací, a závisí na změnách tlaku. Vypočítat tyto náklady na energii mohou být z výrazu:

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