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: