Материал: 3 Первое начало термодинамики
Первое начало термодинамики
Первое начало термодинамики – это количественное выражение закона сохранения и превращения энергии.
Закон сохранения и превращения энергии является универсальным законом природы и применим ко всем явлениям. Он гласит: «запас энергии изолированной системы остается неизменным при любых происходящих в системе процессах; энергия не уничтожается и не создается, а только переходит из одного вида в другой».
Это утверждение и принимается в качестве пастулата первого начала термодинамики
Первое начало термодинамики как математическое выражение закона сохранения и превращения энергии
Рассмотрим изолированную систему (т.е. систему, которая энергетический не взаимодействует с окружающей средой или с другой системой).
В этом случае в соответствии с пастулатом первого начала термодинамики имеем duиз=0.
Рассмотрим систему к которой извне подводится или отводится теплота и подводится или отводится термодинамическая работа
dQ*
dL*
Таким образом изменение внутренней энергии системы равно алгебраической сумме подведенных извне теплоты и термодинамической работы (подведенная теплота - положительна, подведенная
работа - отрицательна )
dU = dQ* + (- dL*)
или
dQ* = dU + dL*
в интегральной форме
Q1*,2 =U2 -U1 + L*1,2
dL*
dQ*
-эффективная работа;
-внешний теплообмен
Полученные уравнения учитывают только внешние эффекты и справедливы только для обратимых процессов.
Уравнения являются математическим выражением первого начала термодинамики по внешнему балансу теплоты и работы и гласят: количество теплоты подведенное извне идет на изменение внутренней энергии системы и совершение работы.
Принимая во внимание, что эффективная работа связана с термодинамической работой соотношение
dL* = dL -dL** |
и |
dL** = dQ** |
имеем
dQ** = dL**; dQ = dQ* +dQ**
dQ = dQ* + dQ** = dU + dL
Q1,2 = Q1*,2 + Q1**,2 =U 2 -U1 + L1,2
уравнения первого начала термодинамики по балансу рабочего тела, и справедливы для реальных процессов . В обратимых процессах dL** = dQ** = 0
и уравнения первого начала термодинамики по внешнему балансу и балансу рабочего тела совпадают