Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

Для равновесных изопроцессов в газах уравнение первого начала термодинамики (dQ = dU + dА) имеет вид:

.

· Первое начало термодинамики при изохорическом процессе (V=const; dV=0, dA=pdV=0): – теплота, сообщаемая системе при изохорическом процессе, идет на изменение внутренней энергии.

,

При этом работа не совершается.

· Первое начало термодинамики при изобарическом процессе (p=const):

.

Работа изобарного расширения равна

.

Сформулируем физический смысл универсальной газовой постоянной.

.

Для изобарического процесса (с учетом уравнения Менделеева-Клапейрона) . Поэтому , или

.

Универсальная газовая постоянная численноравна работе, которую необходимо совершить, чтобы нагреть 1 моль вещества на 1 К при постоянном давлении.

· Первое начало термодинамики при изотермическом процессе (Т=const; dT=0; ): – теплота, сообщаемая системе при изотермическом процессе, идет на работу против внешних сил:

Итак, работа при изотермическом процессе:

.

Изменение внутренней энергии dU=0, поэтому теплоемкость системы равна бесконечности.

Если газ изотермически расширяется (V₂>V₁), то к нему подводится тепло, и он совершает положительную работу. Если же газ изотермически сжимается (V₂<V₁), то он совершает отрицательную работу (то есть над ним совершают работу внешние силы).