Первый закон термодинамики

Тела, участвующие при протекании термодинамического процесса обмениваются энергией. Передача энергии от одного тела к другому происходит двумя способами.
1-й способ реализуется при непосредственном контакте тел, имеющих различную температуру, путем обмена кинетической энергией между молекулами соприкасающихся тел либо лучистым переносом внутренней энергии излучающих тел путем э/м волн. При этом энергия передается от более нагретого к менее нагретому.Количество энергии, переданной 1-м способом от одного тела к другому, называется количеством теплоты – Q [Дж], а способ – передача энергии в форме теплоты.
2-й способ связан с наличием силовых полей или внешнего давления. Для передачи энергии этим способом тело должно либо передвигаться в силовом поле, либо изменять свой объем под действием внешнего давления, то есть передачи энергии происходит при условии перемещения всего тела или его части в пространстве. При этом количество переданной энергии называется работой – L [Дж], а способ - передача энергии в форме работы. Количество энергии, полученное телом в форме работы называется работой совершенной над телом, а отданную энергию – затраченной телом работой.

1.2.1. Внутренняя энергия.

В общем случае внутренней энергией называется совокупность всех видов энергий, заключенной в теле или системе тел. В технической термодинамике рассматриваются только такие процессы, в которых изменяются кинетическая и потенциальная составляющие внутренней энергии. При этом знание абсолютных значений внутренней энергии не требуется. Поэтому внутренней энергией для идеальных газов называют кинетическую энергию движения молекул и энергию колебательных движений атомов в молекуле, а для реальных газов дополнительно включают потенциальную энергию молекул. Внутренняя энергия (U) является функцией двух основных параметров состояния газа, т.е. U = f (P,T), U = f (υ ,T) U= f (P,υ).

1.2.2. Первый закон термодинамики.

Первый закон термодинамики является основой термодинамической теории и имеет огромное прикладное значение при исследовании термодинамических процессов. Первый закон термодинамики является частным случаем всеобщего закона сохранения и превращения энергии.

Теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение энергии системы и совершение работы.
Уравнение первого закона термодинамики имеет следующий вид:

Q = (U₂ – U₁) + L , (1.2.1)

где Q - количество теплоты подведенное (отведенное) к системе; L - работа, совершенная системой (над системой); (U₂ – U₁) - изменение внутренней энергии в данном процессе.
Если: Q > 0 –теплота подводится к системе; Q < 0 – теплота отводится от системы;
L > 0 –работа совершается системой; L < 0 – работа совершается над системой.
Для единицы массы вещества уравнение первого закона термодинамики имеет вид:

q = Q /m = (u₂ – u₁) + l . (1.2.2)

где q — количество тепла, подведенного к 1 кг газа, Дж; (u₂ –u₁)— изменение внутренней энергии 1 кг газа, Дж; l — количество работы, совершаемой 1 кг газа, Дж.

Если в термодинамическом процессе находится не один, a G кг ра­бочего тела, то количество участвующего в процессе тепла Q, Дж, бу­дет равно

Q=G·l (1.2.3)

Количество совершаемой работы L, Дж,

L=G·l. (1.2.4)

Изменение внутренней энергии, Дж,

U2 – U1 = G(u2 – u1) (1.2.5)

1.2.2. Энтапьпия газа.

Уравнение nepвoгo закона термодинамики (1.2.2) можно написать и в следующем виде:

dq = du+ pdν = du+ pdν- νdp=d(u+pν) – νdp (1.2.6)

Величина u+pv является параметром состояния, который обозначается через i, Дж/кr и называется энтальпией

i=u+pv , (1.2.7)

Тогда dq ==di –νdp (1.2.8)

Уравнение (1.2.6) представляет собой aнaлитическое выражение первого закона термодинамики. Энтальпию можно связать с теплоемкостью при постоянном давлении.

i= c_ν Т + RT (1.2.9)

Если отсчет энтальпии вести от нормального состояния, то при с_р=const

i=c_p Т (1.2.10)

Энтальпия газа при температуре Т (или t) численно равна количеству тепла, которое подведено к газу в процессе нагре­вания его от 0° К (или от 0° С) до температуры Т (или t) при постоян­ном давлении.

Дата добавления: 2014-05-28; просмотров: 471; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!