Другая формулировка первого закона термодинамики

Это уравнение представляет собой аналитическую формулировку первого закона термодинамики. Для изолированной системы, очевидно, <7 = 0иЛ=0и, следовательно, также и АЫ == 0. Отсюда следует и другая формулировка первого закона термодинамики внутренняя энергия изолированной системы постоянна. [c.15]

Закон Гесса (см, раздел 7,2) является следствием более общего Первого начала термодинамики, В самом деле, если внести в его формулировку слова при постоянном давлении в отсутствие всех других видов работы, кроме работы расширения , то в соответствии с уравнением (106) выяснится, что речь идет о функции состояния энтальпии, изменение которой в процессе не зависит от пути, а зависит только от конечного и начального состояний. [c.343]

Закон Гесса точен при условии, что все процессы протекают или при постоянном объеме, или при постоянном давлении. Закон Гесса является частной формулировкой первого начала термодинамики в применении к химическим процессам. Если бы количество теплоты при одинаковых начальных и конечных состояниях на различных путях было неодинаково, то, направляя реакцию по одному пути, а затем в обратном направлении — по-друго-Д1у, можно было бы получить энергию из ничего, т. е. осуществить вечный двигатель I рода . [c.85]

Формулировки первого закона термодинамики. Внутренняя энергия и энтальпия. В 1840—1849 гг. Джоуль впервые с помощью разнообразных и точных опытов установил эквивалентность механической работы и теплоты AIQ = J, где J — механический эквивалент теплоты — постоянная, не зависящая от способа и вида устройств для превращения работы А в теплоту Q . В дальнейшем было доказано постоянство отношений других видов работы к теплоте, введено обобщающее понятие энергии и сформулирован закон сохранения и эквивалентности энергии при всевозможных взаимных превращениях различных видов энергии переход одного вида энергии в другой совершается в строго эквивалентных количествах в изолированной системе сумма энергий есть величина постоянная. Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии в применении к процессам, которые сопровождаются выделением, поглощением или преобразованием теплоты в работу. В химической термодинамике действие 1-го закона распространяется на ту универсальную форму энергии, которая называется внутренней энергией. [c.73]

Другая формулировка первого закона термодинамики [c.15]

Первый закон термодинамики утверждает, что в изолированной системе количество энергии остается постоянным, несмотря на то, что различные виды энергии могут превращаться друг в друга. Если некоторая система теряет энергию, то в окружающей среде происходит соответствующее увеличение энергии, но если рассматривать новую систему, включающую в себя предыдущую, то в этой системе общее количество энергии остается величиной постоянной. Закон Гесса — это частный случай 1-го закона термодинамики. Другая формулировка первого закона Невозможно найти способ, получить работу без затраты соответствующего количества энергии . За всю историю человечества еще никто не построил вечного двигателя. [c.155]

Клаузиус дал следующую формулировку второго начала термодинамики теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому. Позднее слова сама собой Клаузиус заменит другими — без компенсации , что означает без каких-либо изменений термодинамического состояния рабочего тела или других привлекаемых к участию в процессе тел. Такая формулировка второго закона термодинамики именуется постулатом Клаузиуса. Справедливость постулата Клаузиуса в его первой формулировке представляется самоочевидной и обеспечивается огромной совокупностью опытных данных, связанных, в первую очередь, с наблюдениями, и можно непосредственно убедиться, что это заключение имеет силу при всех обстоятельствах. Этот постулат Клаузиуса надо понимать в широком аспекте. Ибо, как Клаузиус неоднократно и подробно разъясняет, — это основное положение ни в коем случае не должно просто означать, что тепло непосредственно не переходит от более холодного тела к более теплому, последнее само собой понятно и следует уже из определения температуры. Настоящий смысл положения Клаузиуса заключается в том, что тепло вообще никаким способом, с помощью какого бы то ни было процесса, не может быть перенесено с более холодного тела на более теплое, без того, чтобы не осталось других изменений ( компенсации ). Только пользуясь этим более широким толкованием положения Клаузиуса, можно, исходя из него, делать заключение относительно каких угодно природных процессов . [c.89]

Уравнение (1.17) было установлено экспериментально еще до открытия первого закона термодинамики, В 1840 г, Гесс на основании имевшихся в его распоряжении данных показал, что тепловом эффект химической реакции определяется только природой исходных и конечных продуктов, но не зависит от протекания промежуточных химических реакций, т, е, от способа перехода от одного состояния к другому. Сейчас ясно, что его формулировка не вполне точна и характер поправок ясен из уравнения (1.17). [c.32]

Величины изменений функций сохранения энергии определяются собственно теплотой, работой и переносом массы. Основная характеристика такого вида — это внутренняя энергия и, которая связана с другими характеристиками в объединенной формулировке первого и второго законов термодинамики [c.117]

В связи с первым законом термодинамики мы пришли к понятию внутренней энергии, которая является функцией состояния. В 3 было показано, что изменение внутренней энергии можно измерить, так как оно равно количеству поглощенной теплоты или количеству совершенной работы при соответствующих условиях. Но первый закон не дает никаких указаний относительно направления самопроизвольно идущих процессов. Для того чтобы установить критерий, позволяющий решать, в каком направлении может идти самопроизвольное превращение системы, мы должны обратиться ко второму закону термодинамики, который, как и первый закон, является обобщением опыта человечества. Второй закон не может быть выведен теоретически и принимается как постулат. Имеется несколько формулировок второго закона термодинамики. Так, Клаузиус (1850 г.) ввел в термодинамику следующий постулат теплота не может сама собой переходить от холодного тела к горячему . Формулировка Планка гласит невозможно построить периодически действующую машину, вся деятельность которой сводится к поднятию тяжести и охлаждению теплового резервуара . Иными словами, Планк утверждает, что теплота не может самопроизвольно переходить в работу без каких-либо других изменений в системе. Эта мысль кроется и в постулате Клаузиуса, так как при самопроизвольном пе- [c.40]

Термодинамическое исследование гетерогенных реакций привело в 1906 году Нернста к формулировке общей закономерности, которая называется тепловым законом Нернста. Обнаружилось, однако, что первоначальную формулировку этого закона нельзя сохранить, она приводит к трудным задачам, исследование которых возможно только на основе квантовой статистики и до сих пор не проведено полностью. С другой стороны, тепловой закон Нернста имеет исключительно большое значение для многочисленных применений термодинамики. Поэтому в дальнейшем в основном будем рассматривать эту сторону в первую очередь и лишь кратко осветим вытекающие из теплового закона проблемы. Подробное теоретическое рассмотрение его можно найти в учебниках статистической термодинамики. [c.180]

Этот постулат не вытекает из первого начала термодинамики и является самостоятельным законом природы, который находится в полном соответствии со всем опытом человечества. Однако формулировка постулата, данная Клаузиусом, допускала неоднозначное толкование этого закона. Поэтому в дальнейшем развитии учения о втором начале термодинамики были высказаны другие формулировки постулата второго начала, более строгие. Планку принадлежит, вероятно, наиболее удачная [c.25]

Первый закон термодинамики яиляется следствием всеобщего закона сохранения материи и энергии. Закон сохранения энергии утверждает, что энергия не создается и не разрушается, а лишь прегращается из одной формы в другую. Из этого следует формулировка первого закона термодинамики [c.15]

Основными задачами вводного курса теории химической термодинамики являются во-первых, дать строгое определение термина свободная энергия , во-вторых, установить связь свободной энергии с величинами, которые можно непосредственно измерять в лаборатории, и, в-третьих, разработать методику определения величины свободной энергии. В настоящей книге большое внимание уделено применению понятия свободная энергия к химическим задачам. Поэтому мы примем сформулированное выше положение и приведем без доказательства некоторые из наиболее важных уравнений, связывающих свободную энергию и некоторые другие ро ц т-венные ей величины с непосредственно измеряемыми свойства.ми, такими, как температура, давление и состав. Таким путем мы сможем более подробно показать, как применяется химическая термодинамика, не затрачивая при этом слишком много времени на формулировки и объяснение основных законов термодинамики. [c.48]

В фундаменте классической термодинамики, созданной трудами Карно, Клаузиуса, Томсона (Кельвина) и других ученых, лежат два закона, или начала. Первый — это опытный закон сохранения энергии, открытый Майером в 1842 г., в формулировке Клаузиуса он записывается следующим образом [c.405]

Тепловая теорема Нернста не является необходимой для решения задач о тепловых машинах и других чисто физических проблем, но составляет неотъемлемую часть химической термодинамики. Первая вполне удовлетворительная формулировка третьего закона была дана Льюисом и Рэндаллом [379, стр. 448] Если принять энтропию всякого элемента в некотором кристаллическом состоянии при абсолютном нуле температуры равной нулю, то каждое вещество имеет конечную положительную энтропию-, однако при абсолютном нуле температуры энтропия может обращаться-в нуль и действительно становится равной нулю в случае совершенных кристаллических веществ . В связи с определением совершенного кристаллического вещества третий закон является единственным постулатом термодинамики, который требует по крайней мере частичного рассмотрения микроскопической природы вещества. Таким образом, при помощи методов классической термодинамики нельзя достичь полного понимания третьего закона для этого требуется применение квантовой статистики, о чем пойдет речь в следующем разделе. Коротко говоря, методами статистической термодинамики было показано, что энтропия системы непосредственно связана с ее количественно выражаемой вероятностью. Неупорядоченность в природе более вероятна, чем упорядоченность, а, следовательно, состояние максимальной упорядоченности имеет минимальную вероятность и об-ладает соответственно минимальной энтропией. Поэтому состояние нулевой энтропии соответствует совершенному порядку, достигаемому только при 0° К, так что совершенное кристаллическое вещество — это такое вещество, в котором не наблюдается какой бы то ни было неупорядоченности. Такое вещество имеет следующие характерные особенности а) абсолютная-химическая чистота б) упорядоченное расположение ионов, атомов или молекул в регулярной решетке в) упорядоченная ориентация всех многоатомных групп по отношению к решетке и г) упорядоченное положение магнитных моментов атомов. Многие факторы могут вызывать несовершенства реального состояния вещества вблизи абсолютного нуля. Любая неупорядоченность расположения молекул в узлах решетки приводит [c.12]

Первый закон (начало) термодинамики обоснован многочисленными опытными данными, поэтому он имеет разные, но эквивалентные формулировки. В его основу можно положить закон эквивалентности различных форм энергии, согласно которому разные формы энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных, всегда одинаковых соотношениях. Так, при превращении энергии электрического тока в энергию молекулярного хаотического движения один джоуль электрической энергии превращается в 0,239 кал энергии молекулярного движения. Соответствующие эквиваленты установлены при превращении и других видов энергии друг в друга. Поскольку энергия является мерой движения материи, из закона эквивалентности следует, что энергия исчезнувшего движения находится в определенном количественном отношении к энергии возникшего движения. [c.49]

Второе начало термодинамики, так же как и первое, не может быть теоретически выведено из каких-нибудь других законов. Оно является постулатом, обосновываемым всем опытом, накопленным человечеством. Доказательством его служит тс, что опытные данные о свойствах различных термодинамических систел не находятся в противоречии с ним или с каким-либо из следствий, строго вытекающих из него, при правильном их применении. Так же, как и в случае первого начала, можно дать различные формулировки второго начала, так как существует несколько положений, логически связанных между собой, и если принять одно из них в качестве исходного, можно вывести из него остальные. [c.136]

Перейдем к краткому обзору возникновения и развития химической термодинамики. Прежде всего следует отметить, что учение о тепловой энергии как движущей силе, возникло в,непосредственной связи с проблемой создания тепловых (паровых) двигателей в эпоху промышленной революции. Задача усовершенствования паровых двигателей потребовала теоретического анализа их работы, что и привело к выводам и формулировкам двух термодинамических законов, известных нод названием первого и второго начал термодинамики. Развитие же химической термодинамики тесно связано с термохимическими исследованиями, с изучением тепловых эффектов реакций и других эффектов. [c.410]

О и Л = р и, следовательно, также и = 0. Отсюда вытекает и, другая формулировка первого закона термодинамики внутренняз энергия изолированной системы постоянна, [c.17]

Из первого закона термодинамики — энергия не возникает из ничего и не исчезает, а только превращается из одной формы в другую в эквивалентных количествах — вытекает закон Гесса (1840), который в современной формулировке гласит, что изменение энтальпии (при р=пост.) зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов рвакции и не зависит от пути перехода. [c.124]

Первый закон термодинамики формулируется по-разному. Одна формулировка выражается соотношением эквивалентности А = JQ Другая, частная формулировка, в качестве постулата, вытекающего из опыта, утверждает следующее в адиабатически изолированной си стеме при переходе из одного определенного состояния в другое опреде ленное состояние работа не зависит от того, как совершается процесс а зависит только от начального и конечного состояния системы, т. е Ai = Ai — Ад... = onst. Эта формулировка равноценна невозмож ности вечного двигателя 1-го рода, т. е. устройства, позволяющего получать положительную работу без какого-либо изменения в состояниях тел. [c.73]

Это положение нашло свое отражение и в формулировках второго закона термодинамики. Существует много различных формулировок второго закона, кажущихся, на первый взляд, совсем непохожими друг на друга. Однако все они отражают свойства необратимых процессов, подчеркивая только ту или иную сторону их. Другими словами, формулировки отражают только принцип возрастания энтропии и не имеют никакого отношения к принципу существования энтропии. [c.59]

Стремление достичь некоторой общности в формулировках пер-, вого и второго законов термодинамики привело к формулированию второго закона в виде Невозможно создать вечный двигатель (perpetuum mobile) второго рода (Оствальд). Вечным двигателем второго рода называется двигатель, который работал бы с одним источником тепла, т. е. такой, с помощью которого можно было бы непрерывно превращать теплоту единственного тела окружающей среды в работу. Другими словами, это двигатель, преврающий теплоту в работу при отсутствии разности температур в окружающей среде. Двигатель с одним источником тепла не производил бы работы из ничего и, следовательно, не противоречил бы закону сохранения энергии (первому закону термодинамики). Однако если бы можно было создать такой двигатель, то, используя в качестве источника теплоты окружающую нас атмосферу или воду океанов, обладающих громадными, практически неограниченными [c.59]

Классическая работа Термодинамика и свободная энергия веществ , написанная в 1923 г. Льюисом и Ренделлом, по существу является первой полной математической формулировкой химической термодинамики. Поколения студентов изучали эту интересную книгу и убеждались в полезности приведенных там соотношений для решения технических проблем. Одной из двух значительных работ, опубликованных после 1923 г,, было экспериментальное подтверждение третьего закона, выполненное Джиоком и его учениками. Другим исследованием явилась разработка методов статистической механики для расчета термодинамических свойств идеального газа на основании первого и второго законов термодинамики. Сейчас нет никаких сомнений в том, что величины свободных энергий, полученные из термических данных и статистических методов расчета, можно с уверенностью использовать для предсказания состояния равновесия в системах. Тем не менее широкое применение термодинамики в органической химии до настоящего времени тормозилось двумя факторами. Использование неточных литературных данных или непонимание ограничений, налагаемых термодинамикой, вело к тому, что некоторые термодинамические выводы не соответствовали экспериментальным результатам. Это в свою очередь вызывало определенное недоверие к тем общим выводам, которые были сделаны на основе термодинамики. Другой причиной, ограничивающей применение термодинамического подхода к проблемам органической химии, являлся недостаток доступных численных значений свободных энергий. Данные но химической термодинамике настолько рассеяны в научной литературе, что без сводных таблиц было крайне трудно работать термохимикам, занимающимся практическими расчетами. Наряду с этим выявилась скудность данных для органических соединений, что было впервые отмечено Парксом и Хаффманом еще в 1932 г. в их оригинальной монографии Свободные энергии органических соединений . В этой очень полезной книге были полностью учтены оба отмеченных выше фактора. [c.13]

Формулировка этого закона следует непосредственно из первого начала термодинамики. Действительно, анализируя равенства Qy =—AU и Qp——AH, приходим к выводу тепловые эффекты превращений, происходящих при V = onst или при Р = onst, не зависят от пути перехода от одного состояния к другому, поскольку определяются соответствующим изменением функций состояния и или Н. [c.51]

Однако несмотря на огромное значение Первого начала для аксиоматки термодинамики, оно одно не объясняло принципиального отличия теплоты от работы, не позволяло предсказывать направление и пределы протекания различных процессов и положение равновесия. Все эти задачи были решены после постулирования Второго начала. Основная идея этого закона была высказана в 1824 г. французским инженером С. Карно. Наблюдая за работой водяной мельницы, он сравнил падение воды с переходом тепла от более нагретого тела к менее нагретому. И вода, и тепло в этих процессах могут совершать работу, зависящую от перепада уровней высот или температур. Карно сформулировал принцип, в дальнейшем получивший его имя для производства работы тепловой машиной необходимы два термостата с различными температурами. Это была исторически первая формулировка Второго начала. Однако Карно, исходивший из теории теплорода, нарушил в своих рассуждениях Первое начало, так как по аналогии с водяной мельницей допустил, что количество теплорода в системе остается неизменным, т. в. получил работу практически из ничего. Другими словами, он получил вечный двигатель первого рода, запретив своим принципом создание вечного двигателя второго рода, получающего работу из одного термостата. Позже стало ясно, что теплота, полученная системой из горячего термостата, равна сумме теплоты, отданной системой холодному термостату и совершенной работы. [c.313]

По своему значению и содержанию этот процесс можно сравнить с тем, что происходило в физике в начале нынешнего столетия, когда стала бурно развиваться микрофизика, иззп1ающая процессы, в которых участвуют элементарные частицы материи — электроны, ядра, атомы, молекулы. Физика XIX века основывалась на математической формулировке некоторого числа эмпирических законов. Ее разделы — такие, как механика, термодинамика, электродинамика, — давали стройное количественное описание явлений, охватывающих макроскохшческие тела. Однако только успехи микрофизики, отыскание законов, управляющих движением элементарных частиц, позволили связать все разделы физики в одно целое, создать единое стройное здание из разрозненных блоков. Ясно, что микрофизика не отменила достижений классической физики, но в огромной мере расширила их, раскрыв неизвестный до тех пор мир явлений. В физике утвердился новый способ мышления — ищущий атомно-молекулярные механизмы явлений и позволяющий связывать друг с другом внешне весьма различные процессы. Нет нужды напоминать, к каким колоссальным успехам, научньш и техническим, привело развитие микрофизики, которое по праву можно рассматривать как первую революцию в естествознании XX столетия. [c.3]