Законы термодинамики. U = Q +A - первый закон термодинамики. Применение законов термодинамики. Изобарный процесс

Законы термодинамики

Процессы теплообмена и совершения работы сопровождаются изменением внутренней энергии системы ΔU. Изменение ΔU внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил A и количества теплоты Q, переданного системе:

ΔU = Q +A - первый закон термодинамики

Q = ΔU + Aʹ

Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.

Закон сохранения энергии: В изолированной системе А=0 , система не обменивается теплотой с окружающими телами Q=0, Внутренняя энергия изолированной системы сохраняется.

А и Q характеризуют изменение внутренней энергии системы в результате того или иного процесса

Применение законов термодинамики

Изохорный процесс

В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,

Q = ΔU =U(T2) – U(Т1).

Здесь U(T1) и U(T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры. При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).

2. Изобарный процесс

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением

A = p(V2 – V1) = pΔV

Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:

Q =U(T2)–U(T1)+p(V2–V1)=ΔU+pΔV

При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.

12 Следующая ⇒