Munka és hő

Bemutatjuk a jelölést: A - abszolút munka, Q - hő.

Különböztetik nemcsak mechanikus (deformáció), hanem a nem-mechanikai (például kémiai reakciók dolgozni, a munkát az elektromos és mágneses erők).

Megjegyzés: a továbbiakban konkrét értéket használják minden képletekben a termodinamika, azaz hozzárendelt értékek 1 kg a rendszer, a dimenziója A [], Q [].

Amint az a fejlődés során a tudomány, a munka és teplota- az egyetlen formája az energia átadása, vagyis a munka és a hő nyilvánul csak az átvitel során az energia, így a „mechanikai energia”, „meleg” nem pontosak.

Amint azt korábban a belső energia a rendszer U függvénye összessége ozhnoznachnoy koordinátarendszer állapotot, azaz:

Ha ez az állapot (17) nem teljesül, akkor lehetővé válna, hogy egy örökmozgó az első ilyen. azaz a motort, az alkotó munka nélkül az energiaellátás. A belső energia egy állapot függvényében, azaz a változása az átmenet során a kezdeti állapotból a cél független az átmenet, és úgy definiáljuk, mint az értékek közötti különbség ezekben az államokban.

Korábban az első főtétele állítjuk elő az általános formája

Qk- általános kifejezés az expozíció mennyiségét a k-adik interakció

Azon a tényen alapul, hogy az egyetlen hőforrás a belső energia a rendszer (U), majd válassza ki a jobb oldali (1) egyenlet egy megfelelő kifejezést a termikus kölcsönhatás:

Mint tudod, minden kölcsönhatások, amellett, hogy a hő, a következő kifejezést:

DAK = -dQk. ahol Ak - működésre k-adik interakció (fizikai és nem mechanikusan).

(18) - Ez az első főtétele a szokásos formában.

Vagy DQ-= dU + dA (18 *)

Miután integrálása az egyenlet (18 *) felírható a következőképpen:

Egyenlet (19) leállás megfogalmazása a termodinamika első főtétele: a rendszer foglalta hő megy a változás belső energia a rendszer és hogy a rendszer működését külső erőkkel szemben.

A jel a munkát:

A munka akkor tekinthető pozitívnak, ha az elkövetett külső erők (például a munka bővítés) és a munka tekinthető negatívnak, ha a munkát végez a rendszerben (tömörítési munka).

Hő és munka, ellentétben a belső működését nem állami funkciók, és folyamatban funkciókat. Ez a tézis szemlélteti az alábbi ábra:

Tól (20) következik, hogy grafikusan, a munkafolyamat a PV-koordináták képviseletében a görbe alatti terület folyamatot.

Egyenlet (21) magában foglalja, hogy a hőcserélő rendszer és a környezet TS koordináták leírt eljárásokban TS koordinálja eljárás, a görbe alatti terület.

Tsikl- ciklikus folyamat, amelynek során a rendszer visszatér az eredeti állapotába.

Ciklusok előforduló az óramutató járásával megegyező strelke- egyenes az óramutató járásával ellentétes strelki- fordított.

Mivel a belső energia U egy állami funkció, a változás ebben a ciklusban DU1-a-2-b-1 = 0 vagy

Matematika ismert, ami azt jelenti, hogy a teljes költség különbség az integrál jel. Ezért, bármilyen tetszőleges változási folyamat a belső energiájának 1 állapota az állam 2 határozza meg a kezdeti és a végső értékeit az energia, úgynevezett állami funkció:

Példa (a különböző terület): Epot = MGH - független a teheremelő elérési utat a H magasság

Kutatási lehetőségek és Q funkció állapotát legkönnyebben elvégzi a példa a deformáció a rendszer:

. A kérdés tehát két lehetséges választ:

1) mindkét integrálok nulla;

Eltérítő rendszer egy szabadsági foka. Tekintsünk egy tetszőleges folyamat, ami a rendszer:

Mivel a munka az A és a hő Q nem állami funkciók, a kör alakú integrál. . azaz dA és dQ nem teljes differenciálművek, és ez a tény néha tükrözik a típusjelöléssel # 273; A, # 273; Q.

Minden jellegzetessége állami funkciók.

A funkció az úgynevezett jellemző. ha annak parciális derivált egy paramétert ad egy másik lehetőség, nevezetesen, amely megfelel a körülményt, amelyre a differenciálódás.

1. Vegyünk egy pár koordináták:

Ebben az esetben, mivel függetlenül változtatható paraméterek a koordinátákat csak, és a változás a lehetőségeket ellenőrizni a függőségeket.

Ahogy korábban megmutattuk, a belső energia függvénye az állam és teljes mértékben határozza meg a teljes egészében a koordináta-rendszer állapotát.

Differentials az állami funkciók egy teljes eltérés, így du- teljes eltérés. A szabályok szerint a matematika, hogy megtalálják a teljes eltérés a funkció több változó

Xinv - azt jelenti, hogy az összes többi koordináta invariáns, azaz Ezek nem változók (fagyasztott).

A termodinamika első főtétele az általános forma (3) és (23) képletű azt jelenti, hogy a jobb oldalon.

Mivel ez az egyenlet kell tartani minden k, megkapjuk

Összehasonlítása alapján a kapott expressziós általános képletű (24), és meghatározzuk a karakterisztikus függvény lehet megállapítani, hogy a belső energia a karakterisztikus függvény illesztéséhez a koordinátákat.

Bemutatjuk a jelölést általános karakterisztikus függvénye Y (psi).

Eltérés jellemző ez a funkció az első főtétele általában.

Példaként tekintsük a termikus-rendszer.

1) Tegyük fel, hogy egymástól függetlenül változik a lehetséges - T és független koordináta - v:

Ezután a (36) => Y (T, v) = U - TS

Ez jellemző az az elnevezése és nevét.

Egyenlet (40) van a szabad energia

A kémiai termodinamika F hívják izochor izotermikusnak lehetséges.

Képlet szerinti (37), a differenciális ezt a funkciót:

dF = - S dT - p DV (41)

Fizikai lényege egy formája az első főtétele.

A képletek (38) és (39):

Ha figyelembe vesszük a (41) képletű egy izoterm folyamat, ahol T = const, a DFT = - p DV (44)

mivel dA = p dv, majd képlet szerinti (44) az izotermikus folyamatok abszolút által végzett munkát a rendszer, ez által a szabad energia veszteséget # 8710; FT = -AT vagy:

Meg kell jegyezni, hogy a korábban az izotermikus folyamatok összes összegzett hő megy a rendszerbe, hogy végre az abszolút munkát.

2) a potenciális független az abszolút nyomás (P), és a független koordináta entrópia (S).

A képletek szerint (36-39) lehet írni

Y (p, S) = U + PV, ez a jellegzetesség nevezzük entalpia i.

Fizikailag, a termék a p v pedig a potenciális energia egy kilogramm nyomás alatti gáz p, és a fajlagos térfogat v.

S- dugattyú területe

P- nyomást a rendszerben (gáz, a dugattyú alá)

W-térfogatváltozás a rendszerben (gáz, a dugattyú alá)

H- magassága emelő dugattyú


Tudjuk, hogy a fizika a potenciális energia a súly meghatározása Epot = MGH, hiszen a rendszer egyensúlyban van, akkor Mg = ps, majd

Ha az előírtnál Epot 1 kg a rendszer,

Mivel a belső energia az ideális gáz csak attól függ, a hőmérséklet, és nem tartalmazza a gáznyomás entalpiája maximálisan figyelembe veszi a potenciális energia a rendszer a teljesítmény a munka.

Mint ismeretes, TDS = dQ, akkor az egyenlet lesz: di = VDP + dQ

Tekintsük az esetben, ha P = const (izobár)

Miután integráció megkapjuk

# 8710; ip = I2-I1 = Qp és Qp = I2-I1 (49)

Tól (49) következik, hogy a izobár folyamat hő eljárást úgy határozzuk meg, mint a különbség az entalpia a végső és a kezdeti állapotba.

Tekintsük a képlet (47) di = VDP + TDS, majd di = VDP + dQ vagy

Egyenlet (52) az első főtétele formájában entalpia.

Bemutatjuk a jelölést Arasp. A rendelkezésre álló rabota- olyan munka, amely átvihető egy másik rendszerbe.

Tekintsünk egy tetszőleges expanziós folyamat rendszer 1-2

Mivel (53) egyenlet (52) van írva, mint

Készítmény az első főtétel entalpia formájában (54):

Összefoglalva a hőt a rendszert megváltoztatni azt az elképzelést, hogy az entalpia és elérhetővé teszi munkáját.

Rövidítés technika a termikus-rendszer:

Kapcsolódó cikkek