Первое начало термодинамики.

Работа газа. Теплоемкость

Основные понятия

Термодинамика — это учение о связи и взаимопревращени­ях различных видов энергии теплоты и работы. Термодинами­ка основывается на двух опытных законах или началах. Пер­вое начало термодинамики представляет собой закон сохране­ния энергии применительно к термодинамике, однако, оно не указывает направления тепловых процессов. Это направление указывает второе начало термодинамики, определяя также наи­большие возможные превращения теплоты в работу при круго­вых процессах. Это имеет исключительно важное значение для техники. Введем некоторые основные понятия термодинамики.

Термодинамическая система — макроскопическое тело или группа тел, которым свойственны процессы, сопровождающие­ся переходом теплоты в другие виды энергии и обратные про­цессы. Термодинамические параметры — величины давления р, объема V и температуры T, полностью характеризующие со­стояние системы.

Внутренняя анергия тела U включает в себя кинетическую энергию хаотического движения молекул, потенциальную энер­гию их взаимодействия, кинетическую и потенциальную энер­гии колебательного движения атомов в молекулах и внутри­атомную энергию.

Молекулярно-кинетическая теория идеального газа с учетом только кинетической энергии движения молекул дает формулу:

Внутренняя энергия является функцией состояния, т.е. она за­висит только от термодинамических параметров данного состо­яния U = f(p,V,T). Изменение внутренней энергии AU = U₂ — U₁ определяется начальным и конечным состоянием системы.

Количество теплоты Q — количество энергии отданное или полученное телом в процессе теплопередачи. Это мера той ча­сти внутренней энергии, которая обусловлена хаотическим дви­жением частиц. Зависит от пути перехода системы из одного состояния в другое.

Работа А — мера переданной другому телу и телам механи­ческой энергии. И работа и количество теплоты не являются отдельными формами энергии, они проявляются в процессе пе­редачи энергии.

Количество теплоты и работы эхвивиалептпы, т.е. это вза-имопревращаемые формы передачи энергии и в реальных усло­виях они сопутствуют друг другу. Это было доказано в конце 18 - середине 19 века на многочисленных опытах, венцом которых стал опыт Джоуля по установлению механического эквивалента теплоты. В системе СИ [Q] = [А] = Дж.