Здравствуйте! Первый закон термодинамики раскрывает связь между тепловой энергией и механической. Он устанавливает, что теплота может превращаться в работу, а работа в теплоту.
Первый закон термодинамики представляет собой балансовое уравнение изменения энергии в термодинамической системе:
u1-u2 = q + l + a, (1)
где u1- u2 — изменение удельной внутренней энергии тела; q — удельная теплота, которой обменивается тело с окружающей средой; l — удельная работа, связанная с изменением объема; а — работа немеханического характера.
Примером работы немеханического характера является работа, связанная с переносом электрического заряда, если система является диэлектриком, с мерой химического сродства при химическом взаимодействии веществ.
Если в системе не совершается работа немеханического характера, то уравнение первого закона термодинамики принимает вид
u1-u2 = q + l. (2)
Таким образом, первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения и превращения энергии.
Если рабочее тело получает от окружающей среды q теплоты и совершает при этом l работы, то разность между подведенной теплотой и работой выразит изменение удельной внутренней энергии тела:
u2 — u1 = q — l. (3)
или
q = u2 – u1 + l. (4)
Это уравнение является математическим выражением первого закона термодинамики: вся подведенная к рабочему телу теплота идет на изменение его внутренней энергии и на совершение работы.
Уравнение (4) можно также представить в виде:
q = Cv*(T2-T1) + p*(u2-u1).
Теплоту, подведенную к телу, принято считать положительной; теплоту, отведенную от тела, — отрицательной. Положительное изменение внутренней энергии тела характеризуется ее увеличением, отрицательное — уменьшением.
Количественным критерием различных форм движения материи (тепловой, механической, химической и так далее) служит энергия. Таким образом, первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения энергии, если брать термодинамические процессы. В основе закона сохранения и превращения энергии постулат о том, что количество энергии сохраняется при различных превращениях одной формы движения в другую.
Общий принцип сохранения в природе был сформулирован значительно раньше, а сохраняемость энергии при переходе из одной формы в другую была сформулирована после накопления большого экспериментального объема информации о взаимопревращении энергии. Первый закон термодинамики определяет невозможность создания вечного двигателя первого рода, то есть двигателя, работающего и не заимствующего при этом энергию извне.
Если система может обмениваться с окружающей средой теплотой и работой, то подводимая к системе теплота Q затрачивается на изменение ее внутренней энергии ∆U и на совершение работы L против внешних сил:
Q = ∆U + L .
Исп. литература: 1) Теплотехника и теплотехническое оборудование предприятий промышленности строительных материалов и изделий, Н.М. Никифорова, под ред. Н.В. Тресковой, Москва, «Высшая школа», 1981. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,"Вышейшая школа", 1976.
Добавить комментарий