Первый закон термодинамики. Закон сохранения и превращения энергии

Закон сохранения и превращения энергии.

Согласно учению диалектического материализма - движение неотделимо от материи и является формой ее существования. Мерой движения материи является энергия. Отсюда следует, что различным формам движения материи соответствуют различные виды энергии.

Закон сохранения и превращения энергии гласит:

«Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а может быть только преобразована из одного вида в другой». Эти преобразования энергии имеют место во всех явлениях природы. Современная наука в значительной мере расширила понятия об энергии, установив взаимосвязь между качественно различными характеристиками материи - энергией и массой тела. В международной системе единиц измерения (СИ) для всех видов энергии принята общая единица измерения – джоуль [1Дж = 1 Нм].

Первый закон термодинамики.

Применительно к термодинамическим процессам в тех случаях, когда энергия подводится или отводится в форме работы и теплоты, закон сохранения и превращения энергии можно сформулировать следующим образом: «Изменение энергии в термодинамическом процессе равно алгебраической сумме всех количеств энергии, полученных или отданных телом в процессе энергообмена».

Рис. 1.8. К выводу аналитического выражения первого закона термодинамики.

Согласно правилу знаков, принятому в термодинамике, положительными считаются подвод теплоты к термодинамической системе и совершение механической работы термодинамической системой (отвод работы), отрицательными - отвод теплоты и совершение работы над термодинамической системой. С учетом этого аналитическое выражение первого закона термодинамики (Закона сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим процессам) записывается следующим образом:

Е₂ – Е₁ = Q + L,

где Е₁- полная анергия термодинамической системы в начальном состоянии;

Е₂ - полная анергия термодинамической системы в конечном состоянии.

Если система (тело) не движется (кинетическая энергия системы равна нулю), а потенциальной энергией внешнего поля сил можно пренебречь, то полная энергия системы (тела) будет определяться величиной внутренней энергии тела, то есть E=U.

Тогда первый закон термодинамики запишется в форме U₂-U₁=ΔU=Q-L и сформулируется следующим образом: «Изменение внутренней энергии рабочего тела в термодинамическом процессе равно разности между энергией, подведенной в форме теплоты и работы». Выражение первого закона термодинамики обычно записывают в виде

Q= ΔU + L

или в дифференциальной форме для 1 кг газа

Из этого выражения следует, что в термодинамическом процессе, подведенная к рабочему телу теплота расходуется на изменение внутренней энергии тела - ΔU и на совершение механической работы - L. Математическое выражение первого закона в термодинамике имеет две формы записи.

С учетом выражения для работы газообразного рабочего тела - , первая форма записи имеет вид:

dq = du + .

С учетом понятия энтальпии можно получить вторую форму записи первого закона термодинамики

dl = d(u+ ) = du +d( ) = du + + ,

откуда получаем du+ = di - или

где - элементарная располагаемая работа газа в термодинамическом процессе.

Рис. 1.9. К понятию располагаемой работы в термодинамическом процессе.

Располагаемая работа газа втермодинамическом процессе определяется по выражению:

.

Дата добавления: 2014-10-28; просмотров: 470; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!