A belső energia termodinamikai rendszer
Termodinamika kvantitatív vizsgálatok minták az energia átalakítás miatt a termikus mozgás a molekulák. termodinamika alapvetően a következő két alapvető törvények, amelyek általánosítása évszázados tapasztalat az emberi tevékenység és a hívott főtétele. Az első leírja az elején a mennyiségi és minőségi oldala energiaátalakítás folyamatok; második törvény jelzi az irányt ezekben a folyamatokban.
Az egyik alapvető fogalmak termodinamika a belső energia.
Az energia belső U termodinamika megérteni az energia termikus mozgás a részecskék teszik ki a rendszert, és a potenciális energia egymáshoz viszonyított helyzetüket.
Egy ideális gáz potenciális energiája kölcsönhatás a molekulák nullának tekintjük, és a belső energia egy ideális gáz jelentése csak a kinetikus energia hő-mozgás. Ezért a belső energia egy mól ideális gáz:
belső energia # 957; mol:
Formula (8.1.1), hogy a belső energia egy ideális gáz arányos az abszolút hőmérséklet.
A belső energia a következő tulajdonságokkal rendelkezik:
- a termikus egyensúly állapotába a rendszer a részecskék mozgatni úgy, hogy a teljes hatalom minden alkalommal egyenlő a belső energia;
- belső energia - a nagysága az additív, vagyis A belső energia rendszerének szervek összegével egyenlő a belső energiákat a testek a rendszer kialakítását;
- a belső energia a rendszer egy-értékű függvény annak állapotát. azaz Minden állam a rendszer csak egy értéke az energia velejárója; Ez azt jelenti, hogy a változás a belső energia átmenet során az egyik állapotból a másikba nem függ az átmenet. Az érték változása független a átmenet termodinamika nevezik állami funkció: DU = U2 -U1 nem függ az eljárás típusától, vagy a
ahol U2 és U1 - értékek a belső energia az államokban az 1. és 2. Itt du - teljes eltérés. Változás a belső energia a rendszer akkor fordulhat elő, ha: 1) a rendszer fogadja a külső vagy a környező szervek ad egy kis energiát minden formáját; 2) a rendszer nem működik ellen ható külső erők is.
Az első főtétele.
Dolgozz termodinamika.
A termodinamika első főtétele kifejezi a törvény az energiamegmaradás az makroszkopikus jelenség, amelyben egyik alapvető meghatározó paraméterek állami szervek a hőmérséklet. Két készítmények első főtétele.
1) növekmény a belső energia a rendszer mindig egyenlő azzal az összeggel által végzett munka a rendszer A „és a hőmennyiség a bejelentett rendszer Q:
2) Jellemzően a munka helyett A "végzi a külső szervek a rendszer, figyelembe véve a munka A, egyenlő (-A) elvégzi a rendszer a külső szervekkel. Behelyettesítve (-A) helyett az A „és Q kifejezett egyenlet (1), kapjuk:
Egyenlet (8.2.1 b) kifejezi a termodinamika első főtétele: hő, a rendszer üzenetek a folyamat állapotának módosításával, költik a változás belső energia és munka elvégzésére külső erőkkel szemben.
A belső energia és növelheti és csökkentheti a hőátadó rendszer. Ha az energia csökken (DU = U2 -U1 <0), то согласно (8.2.1,б) А>Q, azaz rendszer végrehajtja munkát a hő hatására kapott Q, és ezen keresztül az állomány belső energia egyenlő a csökkenése (DU = U1 -U2).
Gyakran van szükség, hogy megtörje ezt a folyamatot egy sorozat elemi folyamatok, amelyek mindegyike megfelel egy nagyon kis változás a rendszer paramétereit. Az egyenlet (8.2.1, b) az elemi folyamat differenciális formában:
ahol du - kis változás a belső energia; # 948; Q - elemi hőmennyiség; # 948; És - az elemi munka.
Két dU. # 948; Q és # 948; De van egy alapvető különbség. A belső energia függvénye az állam a szervezetben. Ezért a változása függ csak a kezdeti és végső állapotok a test. A munka és a hőmennyiség nem csak attól függ, ezek az államok, hanem a módszer eljárást végző. Ezek nem állami funkciók, és funkciói a termikus eljárás. Ami a munka és a hő nem lehet emelni a kérdés: mi a hőt a rendszer ebben az állapotban. Következésképpen, a hő jellemzi belső energia átvitelét az egyik rendszerből a másikba a hő formájában, vagyis a hő-ellátás nem jellemzik, és a folyamatot. Ezért az egyenletben az első főtétele Du egy teljes eltérés, a # 948; Q és # 948; A különbségek nem teljesek, de képviselik csak kis mennyiségben.
Egyenletekből (8.2.1, b), és (8.2.2), hogy ha a folyamat körkörös, vagyis Ennek eredményeképpen, a rendszer visszatér, hogy a kezdeti állapot, a DU = 0, és ezért, Q = A. A ciklikus folyamat összes hő rendszer által kapott, a termelés külső munkát.
Ha U1 = U2 és Q = 0, A = O. Ez azt jelenti, hogy az eljárás nem lehetséges, az egyetlen eredménye, amely a termelés munka nélkül történt változás az egyéb szervek, azaz a lehetetlen örökmozgó - örökmozgó az első ilyen.
Tekintsük gáz tágulási folyamatot. Legyen a gáz zárt egy hengeres tartályt, zárt mozgatható dugattyút (Fig.8.1).
Tegyük fel, hogy a gáz expandál. Ez mozgatja a dugattyút, és nem dolgozik rajta. Amikor kis elmozdulás dh = h2 -H1 gáz működik
ahol az F szilil, amellyel a gáz hat a dugattyú.
megkapjuk, hogy az elemi munka
# 948; A = p # 903; S # 903; dh = p # 903; dV, (8.2.3)
ahol dV = S # 903; dh - kis változás gáztérfogat, p - a gáz nyomása az elején DH.
Az elvégzett munka végső térfogat változásokat kell kiszámítani, az integráció. Befejezni a munkát bővítése:
A grafikonon a nyomás függvényében a gáz térfogata (8.2 ábra.) A munkaterület az ábra által határolt két ordinátán, a funkció p (V).
Tegyük fel, hogy a rendszer változik az egyik állapotból a másikba, így a munka a terjeszkedés, de két különböző módon I és II: p1 (V) és P2 (V).