Первое начало термодинамики Содержание первого начала

Допустим, что мы еще ничего не знаем об атомах и молекулах, но располагаем большим числом наблюдений над макроскопическими переменными объемом, давлением, температурой, массой и т. п. — и сосредоточим внимание на изолированных системах. Опыт показывает, что существует такая функция состояния, что разность ее значений, заданных в исходном и конечном состояниях, равна затраченной механической работе. Эту функцию называют внутренней энергией, и термодинамика ничего не может сказать ни об абсолютной величине этой энергии, ни о способах ее вычисления. Утверждение о существовании такой функции состояния и составляет содержание первого начала термодинамики. [c.10]

Уравнение (III, 44) является следствием первого и второго начала термодинамики. Из него можно количественно определить влияние давления или посторонней примеси на содержание реагентов в равновесной смеси (в идеальном и реальном газах или в идеальном и неидеальном растворах). [c.139]

Обе приведенные формулировки второго начала термодинамики fie связаны с какими-либо конкретными представлениями о строении материи. Однако, как впервые показал Л. Больцман (1896), содержание второго закона обусловлено особенностями строения, а именно молекулярной природой вещества. Иными словами, второе начало (в отличие от первого) относится исключительно к системам из большого числа частиц, т. е. таким, поведение которых может быть охарактеризовано статистическими величинами, например температурой и давлением. В связи с этим с точки зрения молекулярно-кинетических представлений второе начало термодинамики можно сформулировать следующим образом все процессы, происходящие в природе, стремятся перейти самопроизвольно от состояния менее вероятного к состоянию более вероятному. Для молекул наиболее вероятным является беспорядочное, хаотичное движение, т. е. тепловое движение. Работа характеризуется более или менее упорядоченным движением частиц, каковое является менее вероятным. Отсюда самопроизвольный переход работы в теплоту можно рассматривать как переход молекулярной системы от упорядоченного движения частиц к более вероятному — хаотическому. [c.65]

Часто утверждают, что первое начало термодинамики — это частный случай закона сохранения энергии. Такое утверждение не вполне точно. Закон сохранения энергии — это один из самых основных законов природы. Все явления, которые рассматривает термодинамика, строго подчиняются этому закону. В этом смысле первое начало термодинамики является одной из частных форм закона сохранения энергии. Но первое начало термодинамики имеет свое содержание, выходящее за рамки закона сохранения энергии. В чем же заключается это содержание [c.13]

Отсюда следует, во-первых, что не существует никаких функций состояния или IV и, во-вторых, что в отдельности ни 8Q, ни б не обладают математическими свойствами дифференциала. Однако из формулы (1.4.26) следует, что алгебраическая сумма (б — бИ ), равная сШ, есть полный дифференциал функции состояния и. В этом заключается математическое содержание формулы (1.4.26), которая представляет собой математическую формулировку первого начала термодинамики для закрытых систем. [c.16]

Термодинамика возникла в первой половине XIX в. как теоретическая основа начавшей развиваться в то время теплотехники. Первоначальная задача термодинамики сводилась к изучению закономерностей превращения теплоты в механическую работу в тепловых двигателях и исследованию условий, при которых такое превращение наиболее оптимально. Именно такую цель преследовал С. Карно (1792—1832), положивший начало термодинамике. В дальнейшем она вышла далеко за пределы этой технической задачи. Центр тяжести переместился в сторону изучения физических явлений, возникла физическая термодинамика. Основным ее содержанием является изучение закономерностей тепловой формы движения материи. Приложение термодинамики к теории тепловых двигателей и холодильных установок выделилось в техническую термодинамику. Основу химической термодинамики составляет применение термодинамики к химическим явлениям. [c.12]

Существует ряд причин, почему второе начало термодинамики относят к наиболее трудным для изучения законам физики. Первая нз них состоит в том, что второе начало необходимо было сначала открыть и сформулировать в виде некоторого суждения (постулата) о свойствах тепловых машин, следствием которого явился вывод о существовании новой функции состояния — энтропии S. В качестве такого постулата выступает, например, утверждение невозможно построить периодически действующую машину, производящую работу за счет теплоты наименее нагретых тел системы . Однако в этой формулировке нет ни слова об энтропии. В отличие от большинства законов теоретической физики фактическое содержание второго начала термодинамики — введение в обиход науки новой функции состояния S — отделено от исходного постулата достаточно длинной цепью логических построений, а из самого постулата совершенно не очевидно указанное выше утверждение. Кроме того, можно привести ряд внешне совсем несхожих утверждений, которые с равным основанием могут считаться формулировками второго начала. [c.37]

Известно, что термодинамика — наука дедуктивная, черпающая главное сюе содержание из двух исходных законов, которые носят поэтому название начал термодинамики. Первое начало невозможен процесс возникновения или исчезновения энергии. Второе начало невозможен процесс, имеющий единственным своим результатом превращение теплоты в работу. К этим [c.8]

Эта чисто математическая теорема предопределила содержание развито Каратеодори методики обоснования термодинамики. Каратеодори расчленил исходные законы термодинамики на аксиомы. В качестве первой он принял аксиому о тепловом равновесии, в качестве второй — следующее положение для каждого состояния всякого тела имеются в непосредственной-близости к этому состоянию адиабатно недостижимые состояния. Эта вторая аксиома долженствует заменять второе начало термодинамики. [c.14]

Несмотря на простоту первого и второго начал термодинамики, все их глубокое содержание нелегко высказать кратко и ясно. Об этом свидетельствует то, что разными авторами каждый из этих законов формулируется по-разному. Мне кажется, что обзор принципов термодинамики всего удобнее провести в форме сопоставления различных формулировок первого и второго начал термодинамики, высказанных разными авторами. [c.39]

Что касается первого начала, то здесь можно выделить шесть 1 аиболее удачных формулировок. Простейшей является такая формулировка невозможно возникновение или уничтожение энергии. Однако глубокий смысл первого начала заключается не только в констатации сохранения энергии, но и в утверждении взаимопревращаемости всех видов энергии. Именно желая оттенить эту мысль, Энгельс формулирует философское содержание первого принципа термодинамики так любая форма движения способна и должна превраи аться в любую другую форму движения. [c.39]

Это еще далеко не все. Первое начало термодинамики включает в себя не только идею сохранения, но и идею превращения энергии. Есть все основания считать, что Гесс, столь убедительно доказавший общий принцип сохранения энергии (как независимость наблюдаемых изменений от пути), правильно представлял себе и идею превращения энергии, как неизбежным образом включаемую в содержание открытого им закона. [c.171]

Более общий принцип — принцип сохранения энергии можно считать лишь подготовленным его трудами, поскольку он более широк по своему содержанию, как это правильно подчеркивал выдающийся термодинамик, немецкий ученый Макс Планк [20] Первое начало теории тепла есть не что иное, как принцип сохранения энергии в приложении к явлениям, протекающим с выделением или поглощением тепла . Резюмируя все сказанное выше, можно дать ответ на поставленный нами ранее вопрос о роли Гесса в установлении одного из основных законов термодинамики. [c.173]

Открытие первого начала термодинамики было подготовлено всем историческим ходом развития науки и явилось достоянием не отдельной личности, а нескольких исследователей. В середине прошлого века на протяжении приблизительно двух десятилетий ученые с различных позиций, теоретически и экспериментально, с разною степенью полноты и точности пришли к результатам, в совокупности составившим собою содержание первого начала термодинамики. Этими учеными, наряду с Гессом, были Юлий Роберт Майер, Джоуль, Гельмгольц. Один из первых, кто оценил значение законов, открытых Гессом, был Гельмгольц, которому принадлежало систематическое, строгое и математически обоснованное изложение принципа сохранения энергии. Изложив исследования Гесса, он писал, что гессов-ский закон представляется в данном случае выражением закона сохранения энергии [19]. Как же следует понимать это утверждение Гельмгольца Трудно судить, считал ли Гельмгольц обобщение Гесса частным случаем принципа сохранения энергии или же он действительно считал его выражением закона сохранения энергии , причем, первым по времени, так как работа Майера [21], о которой Гельмгольц, по его собственному признанию, вообще ничего не знал, появилась двумя годами позже за и против могут быть приведены одинаково веские соображения. Однако, в соответствии со сказанным нами ранее, мы считаем более вероятным, что Гельмгольц правильно понял значение трудов Гесса, по праву занимающих место в общей системе работ, заложивших основы принципа сохранения. [c.173]

Первое начало рассматривается термодинамикой как постулат, поскольку оно не может быть выведено или доказано какими-либо логическими приемами. Содержание первого начала термодинамики вытекает из обобщения многолетнего опыта, накопленного человечеством в результате практической деятельности. Первое начало термодинамики не сразу обрело под собой твердую почву, однако в настоящее время его справедливость признана всеми естествоиспытателями, поскольку ни одно из следствий, к которым оно приводит, не находится в противоречии с опытом. Исторически сложилось несколько формулировок первого начала термодинамики, которые рассматривают объективно существующий закон с различных сторон и свидетельствуют о том, что исследователи приходили к его формулировке разными путями. [c.13]

По мнению Борна и других приверженцев аксиоматического метода, такой способ обоснования первого начала термодинамики (якобы) соответствует содержанию опытов Джоуля. С таким утверждением нельзя согласиться. Джоуль действительно проводил адиабатические опыты, но только по причинам, объясненным в главе VI. Кстати, никакой реальной адиабатической оболочки в опытах Джоуля не было. Адиабатичность обеспечивалась малой разностью температур между системой (водой, медным сосудом и бронзовой мешалкой) и окружавшим ее воздухом. Не имей Джоуль понятия о теплоте до своих знаменитых опытов, мог бы он таким образом осуществить адиабатический процесс Точные измерения адиабатической работы на различных путях между одним и тем же начальным состоянием и одним и тем же конечным состоянием системы никогда не были произведены [43]. [c.139]

Первое начало термодинамики. Термодинамика не занимается изучением отдельных слагаемых, из которых состоит внутренняя энергия системы, а изучает изменение содержания всей этой энергии в целом в результате того или иного процесса физического или химического. [c.116]

На вопрос о том, возможен или невозможен процесс при данных условиях, дает ответ второе начало термодинамики, которое, как и первое начало, оперирует лишь с начальным и конечным состояниями системы. Чтобы по заданным начальному и конечному состояниям системы определить направление перехода системы из одного состояния в другое при данных условиях, надо найти такие термодинамические свойства системы, которые при любом самопроизвольном процессе при данных условиях или увеличиваются, или уменьшаются, причем при равновесном состоянии эти свойства достигают соответственно максимального или минимального значений. Второе начало термодинамики показывает, что такими свойствами системы являются в общем случае энтропия (5) и в частных случаях изохорный (F) и изобараный (Z) потенциалы. Энтропия является критерием возможности направления и предела течения процессов в изолированных системах, а изохорный потенциал при V, Т — onst и изобарный потенциал при Р, Т = onst — в неизолированных системах. Прежде чем перейти к более подробному анализу этих свойств системы, необходимо рассмотреть содержание и смысл второго начала термодинамики. [c.82]

Обратимся теперь к анализу второго начала термодинамики. Его содержание труднее определить сжатой формулировкой, чем содержание первого начала. Не представится возможным рассмотреть здесь все предложенные формулировки второго начала,— их слишком много. Я ограничу свою задачу разбором 18 важнейших формулировок. Простейшая из них такова невозможен процесс, имеющий единственным своим результатом превращение тепм в работу. [c.60]

Содержание второго начала. Первое начало термодинамики 1едостаточно для полного описания термодинамических процессов. Эно позволяет точно найти их энергетические балансы, но не дает икаких указаний на их направление и возможность действитель-юй реализации процессов, хотя бы и ие противоречащих первому (ачалу. [c.287]

Последняя часть этого предположения, а именно, что количество теплоты не уменьшается, противоречит первому начал термодинамики и должна быть, если мы хотим соблюдать это начало, отброшена. Напротив, первая часть предположения может быть сохранена в своем основном содержании. Хотя лпз1 бол1,ше не нуждаемся в другом эквиваленте произведенной работы, после того как мы в качестве такового приняли действителыюс исчезновение теплоты, остается, однако, возможным, что перехол теплоты происходит одновременно с исчезновением теплоты и что перешедшая теплота также определенным образом связана с произведенной работой. Поэтому необходимо исследовать, не присуща ли такому допущению не только возможность, но и достаточная вероятность 181. [c.143]

Физическая химия возродилась и получила блестящее развитие более чем через 100 лет после того, как Ломопосов дал ей название и определил ее предмет и содержание. Ломоносов же первый начал систематическую разработку важнейших ее разделов, прежде всего учения о растворах, утгения о теплоте (термодинамику), учения об агрегатных состояниях. Ломоносов привлек для изучения химических явлений и процессов многие методы исследования, в частности свои собственные. [c.472]

Уравнение (VI, 12) имеет весьма важное значение, так как оно включает основное содержание первого и второго начал термодинамики. Для химических систем представляет особый интерес рассмотрение изотермических процессов, протекающих при постоянном объеме или при постоянном давлении. Максимальная работа в изотермических пзохорпых процессах (v --= onst и Т= onst) получается за счет убыли свободной энергии и определяется, согласно уравнению (VI,12), изменениями внутренней энергии и энтропии [c.86]

Так же как и первое начало термодинамики, второе начало имеет около десятка различных формулировок, большая часть которых эквивалентна одна другой и выражает полное содержание самого закона. Разнообразие формулировок этих законов связано с их проявлением в тех или иных конкретных случаях. Та из формулировок, которая выражает закономерность явления, наиболее близкого к нашему опыту, практике, может быть нринята за исходную при установлении и анализе каждого из законов. [c.12]

Вывод о стремлении теплоемкостей к нулю при Г- О можно получить и из первых двух начал термодинамики, если считать, что вытекающее из этих законов условие устойчивости Г/С к>0 сохраняется и при Г=ОК. Однако это не означает, что третье начало следует из первого и второго начал, поскольку рассмагряваемый вывод не -жвивалентеи ио своему содержанию третьему началу. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология