Первый закон термодинамики. Первое начало термодинамики установлено Р.Майером (1840 г.), Г.Л.Гельм-гольцем (1847 г.), Дж.Джоулем (1850 г.) и по сути представляет закон сохранения и

Первое начало термодинамики установлено Р.Майером (1840 г.), Г.Л.Гельм-гольцем (1847 г.), Дж.Джоулем (1850 г.) и по сути представляет закон сохранения и превращения энергии.

Имеется несколько определений этого закона:

– «Во всех явлениях энергия не исчезает бесследно, а лишь превращается из одной формы в другую в эквивалентных количествах»;

– «Вечный двигатель (perpetuum mobile) I рода невозможен»;

– «Внутренняя энергия изолированной системы есть величина постоянная»;

– «Подведенное к системе теплота расходуется на увеличение внутренней энергии системы и на совершение внешней работы»:

Этот закон утверждает, что энергия не создаётся и не уничтожается, но может передаваться из одной формы в другую. Изменение внутренней энергии системы возможно только в случае передачи энергии системе или от нее: DU = Q – A.

Процессы, протекающие при постоянной температуре и постоянном объёме называются изохорно-изотермическими процессами, т.е. при V = const DV = 0, значит A = pDV = 0. В изохорно-изотермических условиях теплота, подведенная системе полностью расходуется на изменение внутренней энергии системы: Q_v=DU. Так как внутренняя энергия является функцией состояния, то и теплота в данном случае становится функцией состояния.

В случае процессов, протекающих при постоянной температуре и давлении (в изобарно-изотермических процессах, p = const) A = pDV = p(V₂ – V₁), тогда

Q_p = DU + pDV = (U₂–U₁) + (pV₂–pV₁) = H₂–H₁ = DH

где U + pV = H – энтальпия (сумма внутренней энергии и произведения давления на объём системы). В изобарно-изотермических условиях теплота, подведенная системе расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение работы, т.е. на изменение энтальпии системы: Q_p= DH. И в данном случае теплота становится функцией состояния, т.к. им является энтальпия системы. DH – это теплота, поглощаемая системой при изобарно-изотермическом процессе.

I-й закон термодинамики применим для моделирования биологических систем (в них V = const, p = const), в которых протекают процессы, сопровождающиеся превращением энергии. Он используется для объяснения энергетического баланса, многих процессов организма, составления диеты и в других целях.