Законы показывают переходы теплоты в работу. Изобретение паровых машин подтолкнуло развитие термодинамики. В 1848 году Джоуль впервые рассчитал эквивалент теплоты и работы 1 кал=4,187 Дж.
Термодинамическая система – это система, состоящая из большого числа частиц, взаимодействующих между собой. Термодинамические системы могут быть:
· Изолированными (замкнутыми) – это те системы, которые не сообщаются с окружающей средой ни работой, ни теплом, ни веществом, ни информацией. Другое название – равновесные.
· Открытые – сообщающиеся с окружающей средой. Открытые системы не изучаются классической термодинамикой.
Для замкнутых систем можно было применить наиболее простые расчётные уравнения, которые в некотором приближении подходили к описанию работы двигателей и тепловых машин. Параметры термодинамической системы: объем(V), работа(A), давление(P), температура(T), теплота(Q), внутренняя энергия тела(U).
Т является производной от энергии. Запас энергии всегда положителен, так как нельзя прекратить тепловое движение молекул, даже при Т=0 К остаются колебательные и вращательные движения.
Q – одна из форм энергии, определенное количество энергии, получаемое или передаваемое системой.
А определяется силой действия на систему. А=F·S, A=PДV.
U включает в себя запас энергии атомов, молекул, электронов…
U=Uпоступ движ молек+Uядер+Ue+…
Без учёта Ек и Еп системы в целом!
Классическая термодинамика описывается тремя законами:
1. Закон сохранения и превращения энергии.
Q=ДU+A, где ДU – изменение внутренней энергии.
Количество теплоты, сообщенное телу, идет на увеличение его внутренней энергии и совершение телом работы.
Q=ДU+PДV.
2. Невозможно получить работу без затрат энергии, то есть, невозможен вечный двигатель первого рода. Универсальный закон природы, справедливый для живых и неживых объектов.
1 кг жира ® 38,9 кДж
1 кг углеводов ® 17,5 кДж
1 кг белков ® 17,5 кДж
Применение первого закона к изопроцессам.
1. Изохорный, V=const. A=0, Q= ДU
2. Изобарный, P=const. Q=ДU+PДV
3. Изотермический, T=const. ДU=0, Q=A.
4. Адиабатный (протекающие без теплообмена), чаще всего – это быстротекущие процессы. Q=const. A=-ДU
Теплоёмкость 
- это количество теплоты, сообщенное телу и изменяющее при этом температуру тела на 1°С . Второй закон термодинамики рассматривает возможность и направление наблюдаемого процесса. Все самопроизвольные процессы идут в направлении выравнивания системы, и они всегда приводят к состоянию равновесия. Несамопроизвольный процесс идет только при воздействии извне.
Это реальный необратимый процесс.
Обратимый процесс – это когда при его завершении (возврате в исходное состояние) система самопроизвольно возвращается к этому состоянию без каких-либо потерь. Это гипотетический цикл. К обратимому циклу можно приблизиться, если сделать процесс бесконечно медленным. Все обратимые процессы равновесны. На основании обратимого цикла С. Карно в 1827 году разработал так называемый цикл Карно – цикл работающей тепловой машины. Рабочее тело в цикле Карно – идеальный газ, и при работе такого цикла в машине нет потерь на трение, лучеиспускание и т.п. Тепловая машина, или тепловой двигатель, - это такое устройство, которое превращает внутреннюю энергию топлива в механическую.
Рабочее тело (газ, пар) при расширении совершает работу, при этом получает от нагревателя теплоту Q1. Далее сжимается, при сжатии рабочее тело передаёт холодильнику теплоту Q2. (Q1<Q2, T2<T1).
1-2 – изотермическое расширение газа с температурой T1. При этом газ получает от нагревателя Q1.
2-3 – дальнейшее расширение идеального газа с понижением температуры (адиабатное расширение).
В первых двух процессах совершается работа А.
3-4 – изотермическое сжатие.
4-1 – адиабатное сжатие газа с повышением температуры с T2 до Т1.
Прочие статьи:
Дифференцировочное торможение
Вырабатывается в том случае, если один сигнальный раздражитель, например нота "до", подкрепляется безусловным раздражителем, а нота "соль" нет. После некоторого числа применений собака будет точно реагировать на раздра ...
Вопрос 2
День 21 сентября (8 сентября по старому стилю) 862 г., приходящийся на Праздник Рождества Пресвятой Богородицы, считается днём начала Русского государства. Так обозначено на памятнике Тысячелетия Руси (скульптора М. Микешина), воздвигнуто ...
Как происходит старение?
Внешняя сторона старения проявляется раньше, чем мы думаем.
Первый этап характеризуется изменениями характера человека. Окружающие начинают отмечать у него невнимательность, невозможность сосредоточиться, быструю утомляемость от монотонн ...