Теоретические основы. Первое начало, как математическое выражение закона сохранения энергии, в технической термодинамике запи­сывается в форме

Первое начало, как математическое выражение закона сохранения энергии, в технической термодинамике запи­сывается в форме

, (3.1.21)

или для одного 1 кг вещества

(3.1.22)

где Q^*_1,2 — тепло, подведенное к газу со стороны или отведенное от газа. Если тепло подводится, то Q^*_1,2, q^*_1,2 имеют знак плюс, если отводится — минус; и₂-и₁ — изменение внутренней энергии (и₂–и₁) или его энтальпии (i₂–i₁); i^*_1,2, w^*_1,2 — соответственно термодинамическая и потенциальная работа, подводимая к газу извне, или совер­шаемая газом. Если работа подводится к га­зу, то она имеет знак минус, если работа совершается газом, то она имеет знак плюс.

Уравнения (3.1.21) и (3.1.22) называются уравнениями перво­го начала термодинамики по внешнему балансу тепла и работы, то есть в этих уравнениях учитывается только тепло, которое подведено извне, или отведено. Здесь не учитываются все необратимые потери, которые всегда имеют место в реальных процессах. Можно сказать, что уравнения (3.1.21) и (3.1.22) справедливы только для обратимых (идеальных) процессов, без учета каких-либо потерь в процессах.

Для реальных процессов первое начало термодинами­ки для 1 кг газа записывается в форме

(3.1.23)

где q^*_1,2 - подведенное (или отведенное) к газу извне тепло; q^**_1,2 - тепло внутреннего теплообмена, возникшее в необратимых (реальных) процессах, в частно­сти, в результате трения; q_1,2 - так называемое приведенное тепло, определя­емое как сумма внешнего (q^*_1,2) и внутренне­го (q^**_1,2) теплообмена:

(3.1.24)

Уравнение (3.1.24) называется уравнением первого начала термодинамики по балансу рабочего тела и оно справед­ливо для всех реальных процессов. Для обратимых про­цессов, когда q^**_1,2 = 0, уравнение (3.1.23) переходит в урав­нение первого начала термодинамики по внешнему ба­лансу тепла и работы (уравнения 3.1.21 – 3.1.22). Обычно за­дачи на первое начало термодинамики решают исходя из того, что все процессы обратимые (q^**_1,2 = 0). При ре­шении задач на первое начало термодинамики примени­тельно к теплосиловым установкам, работающим по тем или иным циклам, исходят также из условия полного превращения тепла в работу (для обратимых процес­сов)

(3.1.25)

Уравнение (3.1.25) непосредственно следует из уравне­ний (3.1.21) и (3.1.23) применительно к круговым процессам (цик­лам), когда

(3.1.26)

(3.1.27)