Законы термодинамики и их описание
Первый и второй законы термодинамики
Основы теплотехники
Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения и превращения энергии. Этот закон утверждает, что энергия не исчезает и не возникает вновь, а лишь переходит из одного вида в другой в различных процессах. Значит, если телу сообщить количество теплоты Q , то оно израсходуется на изменение внутренней энергии тела? U и на совершение внешней работы L:. Это соотношение представляет собой аналитическое выражение первого закона термодинамики для неподвижных тел. Если в уравнение 1 подставить связь между механической и технической работой , то получим:. Второй закон термодинамики связан с необратимостью всех естественных процессов и является опытным законом, основывающимся на многовековых наблюдениях ученых, однако установлен он был только в середине XIX века. Являясь статическим законом, второй закон термодинамики отражает поведение большого числа частиц, входящих в состав изолированной системы. В системах, состоящих из малого количества частиц, могут иметься отклонения от второго закона термодинамики. Самым вероятным состоянием изолированной термодинамической системы является состояние ее внутреннего равновесия, которому соответствует достижение максимального значения энтропии. Поэтому второй закон называют законом возрастания энтропии. В этой связи его можно сформулировать в виде следующего принципа: Энтропия — это параметр состояния рабочего тела, устанавливающий связь между количеством теплоты и температурой. Для ее определения запишем уравнение первого закона термодинамики в таком виде. Разделим данное выражение на Т , а р заменим на , получим:. Выражение говорит о том, что является полным дифференциалом некоторой функции s , являющейся параметром состояния, поскольку она зависит только от двух параметров состояния газа и не зависит от того, каким путем газ перешел из одного состояния в другое. Второй закон термодинамики представляет собой обобщение изложенных положений и постулатов, применительных к тепловым двигателям и заключается в следующем: Самопроизвольное протекание естественных процессов возникает и развивается при отсутствии равновесия между участвующей в процессе термодинамической системой и окружающей средой. Самопроизвольно происходящие в природе естественные процессы, работа которых может быть использована человеком, всегда протекает лишь в одном направлении от более высокого потенциала к более низкому. Ход самопроизвольно протекающих процессов происходит в направлении, приводящем к установлению равновесия термодинамической системы с окружающей средой, и по достижении этого равновесия процессы прекращаются. Процесс может протекать в направлении, обратном самопроизвольному процессу, если энергия для этого заимствуется из внешней среды. Все эти формулировки , различающиеся по форме, эквивалентны друг другу по существу, так как они напрямую связаны с принципом невозможности убывания энтропии: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась - это был конец пары: Основные понятия и законы химии. Атомные и молекулярные массы. Советско-германский фронт в контексте Второй мировой войны III начало термодинамики III. Равносильности, выражающие основные законы алгебры логики VIII. Элементы химической термодинамики А дополнительная. Термодинамические подходы к сущности жизни. Второе начало термодинамики, энтропия и диссипативные структуры А. Основные задачи внешней политики России во второй половине XVIII в. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? U и на совершение внешней работы L: В дифференциальной форме этот закон можно записать: Следовательно, первый закон термодинамики может быть записан так: Для идеальных газов справедливы соотношения: Разделим данное выражение на Т , а р заменим на , получим:
Первый закон термодинамики устанавливает количественную связь между теплотой и механической энергиями и представляет собой балансовое уравнение изменения энергии в термодинамической системе: К работе немеханического характера можно отнести работу по переносу электрического заряда, работу теплоту химического взаимодействия и др. В математическом выражении первого закона термодинамики принято подводимую к телу теплоту выражать как функцию внутренней энергии и работы: Тогда первый закон термодинамики с учётом 2. Отметим, что первый закон термодинамики, описывающий эквивалентное превращение теплоты и механической энергии, является частным случаем закона сохранения и превращения энергии, открытого М. Из молекулярно-кинетической теории следует, что внутренняя энергия тела пропорциональна его температуре, тогда её изменение будет пропорционально разности температур, то есть. С учётом уравнений 2. Теоретически измененные состояния газа полностью характеризуются тремя параметрами p , v и T , при этом теплота либо подводится к газу, либо отводится от него. Наибольший практический интерес представляют такие процессы, в которых один из основных параметров остаётся постоянным, или процесс осуществляется без теплообмена с окружающей средой. Таких процессов в природе существует четыре: При исследовании термодинамических процессов обычно определяют: Все процессы при этом рассматриваются как равновесные и обратимые, а их исследование осуществляется на основе уравнения состояния идеального газа и первого закона термодинамики. Такой процесс осуществляется, например, при нагревании или охлаждении газа в замкнутом объёме. В p — v координатах изохорный процесс изображается вертикальным отрезком рис. Как следует из выражения 2. Процесс 1 идёт с отводом теплоты а энтропия при этом уменьшается. Изобарный процесс — это равновесный процесс, протекающий при постоянном давлении. В p — v координатах изобарный процесс рис. Для изобарного процесса уравнение первого закона термодинамики 2. Тогда можно заключить, что в изобарном процессе часть подводимой к телу теплоты переходит в его внутреннюю энергию, а другая часть превращается в работу расширения. Тогда первый закон термодинамики 2. С учетом уравнения состояния идеального газа можно принять , тогда 2. После замены переменных и интегрирования выражения 2. Необходимо отметить, что наряду с изменением внутренней энергии работа адиабатного процесса зависит от показателя адиабаты k , значение которого для двух атомных газов равно 1,4. Процесс 1—2 сопровождается адиабатным расширением с понижением температуры за счёт уменьшения внутренней энергии рабочего тела. Тогда все эти процессы можно описать одним обобщающим уравнением 2. Такой обобщающий процесс называется политропным , а n — показатель политропы. Для наглядного сопоставления исследуемых процессов изобразим на одном рисунке все четыре графика, проходящие через общую точку 1. Изотермический процесс — это равновесный процесс рис. На практике такой процесс можно осуществить путём подвода или отвода теплоты,.
Тест металлоискателя адвентуре в 2000
Правила обслуживания огнетушителей
Таблица размеров диаметра труб
Как сшить футболкудля беременныхсвоими руками
Новоторжская ярмарка каталог 2015