Внутренняя энергия системы. Работа. Теплота. Первый закон термодинамики

На основе этого уравнения первый закон термодинамики может быть сформулирован таким образом подведенная к системе теплота расходуется на изменение внутренней энергии рабочего тела и на производство работы. Для бесконечно малых [c.16]

Первый закон термодинамики основан на законе сохранения энергии при взаимопревращениях ее в разных процессах. Его применяют для расчета процессов, протекающих с выделением или поглощением энергии (в форме теплоты). С помощью этого закона можно рассчитать общий запас внутренней энергии в системе и превращение ее в работу или теплоту. [c.6]

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]

Первый закон термодинамики определяет, что подведенная к системе теплота расходуется на увеличение внутренней энергии и производство работы разного типа. Термодинамический [c.107]

Между выделяемым или поглощаемым системой количеством теплоты aQ, количеством производимой или потребляемой системой работы dA и изменением внутренней энергии системы du, согласно первому закону термодинамики, существует зависимость [c.127]

О)гласно первому закону, если теплота превращается в работу или работа — в теплоту, то количество механической работы эквивалентно количеству теплоты. Соотношение между теплотой (д) и работой (у4) при изменении общей энергии системы (АЦ) устанавливается первым законом термодинамики. Изменение общей энергии системы (Аи) выражается разностью между количеством энергии в конечном состоянии ( /3) и начальным состоянием (их). Из постоянства запаса внутренней энергии изолированной системы непосредственно вытекает, что в любом процессе изменение внутренней энергии какой-нибудь системы равно разности между количеством сообщенной системе теплоты и количеством работы, совершенной системой, т. е. [c.60]

Приведенные соотношения (22) и (23) являются математическим выражением первого закона термодинамики, который можно сформулировать следующим образом. Внутренняя энергия системы является однозначной функцией ее состояния и изменяется только под влиянием внешних воздействий, другими словами, количество теплоты, сообщаемое системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы. Иногда первый закон термодинамики формулируется так невозможен перпетуум-мобиле (вечный двигатель) первого рода, т. е такой периодически действующий двигатель, который совершал бы работу в большем количестве чем получаемая им извне энергия. [c.29]

Теоретически закон Гей-Люссака—Джоуля можно вывести с помощью второго закона термодинамики, но установлен он был опытным путем. Опыты Л. Гей-Люссака (1809) и Дж. Джоуля (1844) заключались в следующем. Система из двух баллонов, соединенных трубкой с краном, помещалась в сосуд с водой, температура которой измерялась термометром. В одном из баллонов находился газ при некотором давлении рг, другой баллон был пустой (р2 = 0). При открывании крана первый баллон охлаждался, второй нагревался, но после установления равновесия температура воды в сосуде оставалась такой же, как до начала опыта. Следовательно, теплота расширения равнялась нулю <Э = 0. Так как объем системы из двух сосудов оставался постоянным, то и работа А = 0. Следовательно, в соответствии с первым законом термодинамики АС/ = 0, т. е. внутренняя энергия идеального газа не изменяется при изменении его объема. [c.27]

Это можно показать следующим образом. Количества теплоты и работы, определяющие изменение внутренней энергии термодинамической системы в уравнении первого закона термодинамики (2), должны выражаться через параметры состояния окружающей среды, так как в соответствии с законом сохранения энергии д,И = .а [c.54]

Следует отметить, что первый закон термодинамики не дает возможности найти полное значение внутренней энергии системы в каком-либо состоянии, так как уравнения, выражающие первый закон, приводят к вычислению только изменения энергии системы в различных процессах. Точно так же нельзя непосредственно измерить изменения внутренней энергии в макроскопических процессах можно лишь вычислить эти изменения с помощью уравнения (I, 26), учитывая измеримые величины—теплоту и работу данного процесса. [c.33]

На основании первого закона термодинамики теплота должна расходоваться на приращение внутренней энергии АС/= = и2 — и и на работу системы против внешних сил, следовательно, [c.61]

Первый закон термодинамики. Термодинамические системы незамкнутая, замкнутая и изолированная. Взаимопревращение теплоты, работы и энергии. Работа типа РИ Сохранение энергии. Функции состояния. Внутренняя энергия Е. [c.5]

Эта формула является математическим выражением первого закона термодинамики. Она показывает, что теплота, полученная системой, может быть использована только на увеличение внутренней энергии этой системы и на совершение системой работы. [c.36]

Тогда, когда в системе протекают лишь немеханические процессы (кроме изменения объема системы), в энергообмене участвует лишь ее внутренняя энергия и. Согласно закону сохранения, изменение внутренней энергии Д6 слагается из сумм теплот и немеханических работ X (с учетом работы расширения системы) рассматриваемого процесса — первое начало термодинамики- [c.44]

Теплота адиабатического процесса, согласно вышеупомянутым условиям, отсутствует Qaд = 0. Тогда, согласно первому закону термодинамики (II.2), увеличение внутренней энергии системы при адиабатическом процессе возможно лишь за счет работы окружающей среды [c.60]

При формулировке первого закона термодинамики предполагается, что энергия может преобразовываться только в теплоту или работу. Однако принципиально энергия системы можег меняться также при изменении количества вещества при удалении вещества из системы оно уносит часть внутренней энергии этой системы, а при поступлении вещества в систему последняя получает дополнительное количество энергии. Системы, в которых возможно изменение количества вещества за счет его притока или выноса из системы, называют открытыми. Если такой процесс невозможен, систему называют замкнутой. Следует отличать еще изолированную систему, в которой невозможен обмен с внещней средой не только веществом, яо и энергией. В изолированных системах энергия всегда остается постоянной. Термодинамическое исследование открытых систем приобрело важное значение при переходе к живым организмам, которые находятся в обмене веществом с внешней средой. Эти системы также широко используются при моделировании непрерывных процессов в химической промышленности, где в химический реактор (систему реакторов) непрерывно поступают исходные вещества, а на выходе— конечные продукты. Теория открытых процессов (систем) достаточно хорошо разработана, поскольку исторически она возникла одновременно с термодинамикой необратимых процессов, однако при дальнейшем изложении теория открытых процессов не будет рассматриваться более глубоко. [c.220]

Необходимо помнить, что количество работы в количестве теплоты определяется характером процесса, совершаемого системой, а распределение внутренней энергии по различным формам зависит только от состояния системы. Приведенные рассуждения особенно наглядно иллюстрируются следующим примером. Пусть обратимый изотермический процесс протекает с убылью внутренней энергии и поглощением тепла. Тогда в соответствии с первым законом термодинамики количество произведенной работы больше убыли внутренней энергии, но разумеется, равно убыли свободной энергии Гельмгольца. Отсюда ясно, что свободную энергию Р нельзя рассматривать как форму или как часть внутренней энергии системы. [c.141]

Уравнения (1.7) и (1.10) являются математическим выражением первого закона термодинамики. Из этих уравнений следует, что количество теплоты, подведенное к системе или отведенное от нее, идет на изменение внутренней энергии и на работу, совершаемую системой или совершаемую над системой. [c.23]

Опыт показывает, что в макроскопических системах изменение энергии наблюдается в форме теплообмена и в виде работы различного рода. При этом оказывается, что алгебраическая сумма теплоты и работы при различных способах перехода из одного состояния в другое сохраняет постоянную величину, а в циклическом процессе она равна нулю. На основании таких экспериментальных фактов в первом законе термодинамики постулируется связь этой суммы с изменением внутренней энергии системы — функции, зависящей только от состояния системы. [c.26]

Первый закон термодинамики устанавливает, что в общем случае любая система может совершить работу за счет трех источников энергия внутренней энергии системы, энергии внешней среды, получаемой в форме теплоты, и энергии внешней среды, получаемой в форме работы. Единственным ограничением про-] ,есса производства работы при этом является требование, чтобы количество произведенной системой работы точно равнялось сумме убыли внутренней энергии системы и количества энергии вна иней среды, переданной системе в форме теплоты и работы. [c.63]

По одной из формулировок первого закона термодинамики в любом процессе приращение внутренней энергии Аи = и2—С/1 системы равно количеству сообщенной системе теплоты Q минус количество работы А, совершенной системой, т. е. AU = Q—А. Очень важно, что из трех величин, входящих в это соотношение, только одна — АО однозначно определяется начальным и конечным состояниями системы и не зависит от пути перехода. Это означает, что Р и Л зависят от способа совершения процесса. Поскольку теплота Q связана с изменением энтальпии соотношением Q = —АН, следовательно, ДЯ зависит от пути перехода и закон Гесса к АН не применим. Но это не так. Найдите ошибку в рассуждениях. [c.83]

Если проводить эту реакцию в калориметре, то можно определить количество выделившейся теплоты Q и работу А, совершенную как газообразным водородом против давления атмосферы, так и в связи с другими изменениями объема системы. В соответствии с первым законом термодинамики изменение внутренней энергии системы можно описать уравнением [c.301]

Из первого закона термодинамики следует, что приращение внутренней энергии системы А (У в любом процессе равно количеству сообщенной системе теплоты q за вычетом количества совершенной системой работы Л поскольку величины <7 и Л поддаются непосредственному измерению, при помощи уравнения (IV.2) всегда можно рассчитать значение kU. [c.95]

Из первого закона термодинамики следует, что приращение внутренней энергии системы АС/ в любом процессе равно количеству сообщенной системе теплоты д за вычетом количества совершенной системой работы А поскольку величины д м А поддаются непосредственному измерению, с помощью уравнения (1У.2) всегда можно рассчитать значение 11. [c.87]

Согласно первому закону термодинамики (закону сохранения энергии), если от окружающей среды химической системе передается некоторое количество теплоты Щ, то часть ее расходуется на изменение внутренней энергии Ц], а остальная часть — на совершение работы бЛ [c.8]

В общем виде для термически неизолированных систем сообщаемая теплота идет на увеличение запаса внутренней энергии системы и совершение работы. Это и есть первый закон термодинамики. Математически эту зависимость можно выразить так [c.12]

В рамках представлений первого начала термодинамики возможны и равновероятны любые процессы, в которых происходит эквивалентный обмен различных форм энергии, в частности, внутренней энергии, теплоты и работы. Так, например, первому закону термодинамики не противоречит передача тепловой энергии от более холодного тела к более теплому, ибо этот процесс означает лишь перераспределение энергии внутри системы. Первое начало термодинамики не исключает, например, поднятие камня над землей за счет охлаждения окружающего воздуха или процесса самопроизвольного сжатия газа. Иначе говоря, [c.79]

Докажите, что следующие две формулировки первого закона термодинамики идентичны 1) увеличение внутренней энергии системы равно сообщенной системе теплоте за вычетом произведенной системой внешней работы 2) подведенная к системе теплота затрачивается на увеличение внутренней энергии системы и на совершение внешней работы. [c.81]

Уравнение (2.1.1) является математическим выражением первого закона термодинамики, который отражает наблюдение, что вп>тренняя энергия закрытой системы изменяется на величину, равную количеству работы и теплоты, прошедшей через ее стенки, и что эти переходы объясняют любое изменение внутренней энергии. Весь математический аппарат термодинамики основан на этом уравнении. [c.65]

Согласно первому закону термодинамики внутренняя энергия и системы складывается из теплоты (3, подведенной к системе, и работы А [c.243]

Первый закон термодинамики—это закон о сохранении энергии и об эквивалентности работы и теплоты. Работа и теплота представляют собой разные формы энергии и переходят одна в другую. Система может поглощать тепло из внешней среды или выделять его. В процессе взаимодействия с окружением система может совершать работу. Первый закон постулирует, что существует функция Е (иногда ее обозначают как U), называемая внутренней энергией, которая определяется только состоянием системы в данный момент и не зависит от ее предыстории. Согласно первому закону, Е может измениться только в процессе передачи энергии в виде теплоты или при совершении работы. Другими словами, этот закон утверждает, что энергию нельзя ни создать, ни уничтожить. [c.201]

С повышением температуры внутренняя энергия возрастает, поскольку в соответствии с первым законом термодинамики при отсутствии работы расширения (изменением объема при увеличении температуры можно пренебречь) вся сообщаемая системе теплота идет на увеличение запаса ее внутренней энергии. Энергия Гельмгольца, наоборот, является убывающей функцией от температуры, поскольку [c.47]

В биологических системах теплота обычно отдается системой во внешнюю среду, а работа совершается системой за счет убыли внутренней энергии (рис. 5.1). Поэтому первый закон термодинамики (5.1) можно переписать в виде [c.58]

Закон Гесса был открыт раньше первого закона термодинамики, однако он вытекает из этого последнего закона. В соответствии с первым законом термодинамйки изменение внутренней энергии системы в результате химической реакции не зависит от пути, по которому идет реакция. Для реакций, идущих при постоянном объеме, работа равна нулю и Ш = д. Поскольку ЬХ1 не зависит от пути реакции, q в этом случае также не зависит от него. Следовательно, тепловой эффект реакции не зависит от пути перехода из начального состояния в конечное при условии, что реакция ведется при постоянном объеме. В том случае, когда реакция протекает при постоянном давлении, уменьшение внутренней энергии системы равно теплоте реакции плюс работа расширения, т. е. Д / = q А. Если различные пути проведения реакции осуществляются при одном и том же давлении, то работа расширения, которая равна произведению давления на увеличение объема системы, во всех случаях одинакова, т. е. не зависит от пути реакции. Поскольку и. 4 не зависят от пути реакции, ц также не зависит от него. Отсюда вытекает вывод тепловой эффект реакции, идущей при постоянном давлении, не зависит от пути проведения реакции. [c.47]

Первый закон термодинамики, который называется также законом эквивалентности теплоты и работы, является одним из частых случаев закона сохранения энергии и служит основой всех тепловых и энергегических расчетов. Этот закон формулируют следующим образом тепловая энергия не может ни исчезнуть бесследно, ни возникнуть вновь из ничего она мом<ет только перейти в строго эквивалентное количество энергии другого рода. При этом установлено, что если система поглощает извне или отдает в окружающее пространство тепло, то последнее расходуется только на изменение внутренней энергии данной системы и на совершение ею внешней работы (если таковая имеет место в данном процессе). Таким образом, если внутре1шяя энергия какой-либо системы (например, газа в сосуде и т. п.) после сообщения этой системе некоторого количества тепла (ЛQ) изменилась на Д(7, то, согласно первому закону термодинамики, имеем [c.66]

Первый закон термодинамики. Раздел химической термодинамики, посвященный изучению тепловых эффектов химических реакций, теплоемкостей веществ и других связанных, с ними величин, называется термохимией. В основе изучения термохпмических процессов лежит первый закон термодинамики, закон сохранения и превращения энергии. Согласно первому закону теплота Q, поглощенная системой при переходе из начального состояния в конечное, идет на увеличение ее внутренней энергии U и на соверщение работы против внещних сил, в частности против внешнего давления =p(v2 Vi) =pAv [c.33]

Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность различных форм энергии, в частности, внутренней энергии, теплоты и работы. Если система изолирована от окружающего мира, то ее внутренняя энергия остается неизменной. С точки зрения первого закона возможны и равновероятны любые процессы, в которых вместо исчезнувшего одного вида энергии появится эквивалентное количество другого вида. Так, первому закону не противоречило бы поднятие груза или закручивание какой-либо пружины за счет внутренней энергии окружающей среды. Почему, в самом деле, камень, лежащий на земле, не может подняться на какую-то высоту за счет охлаждения окружающего воздуха Однако не поднимается Переход теплоты от менее нагретого тела к более нагретому означал бы лишь перераспределение энергии внутри системы и также не противоречил перврму закону. Однако известно, что сосуд с водой никогда не закипит на холодной плите. Иными словами, первый закон ничего не говорит о возможности и вероятности того или иного процесса, связанного с превращением энергии или ее перераспределением. [c.64]

Первый закон термодинамики (12, 15) Невозможно построить термодинамически тепловую машину, создающую работу без соответствующей затраты теплоты . Отсюда вытекает утверждение об эквивалентности теплоты и работы и, как следствие,— существование внутренней энергии, как новой (неизме-ряемой, но вычисляемой) термодинамической функции состояния системы. [c.313]

Первый закон термодинамики является отражением всеоби его принципа сохранения энергии, получившего обоснования в труда < М. В. Ломоносова. Первый закон термодинамики устанавливает переход различных видов энергии друг в друга всегда в строго эквивалентных соотношениях, в связи с чем общий запас энергии в изолированной системе остается постоянным. Этот закон определяет также невозможность создания вечного двигателя первого рода, т. е. машины, производящей работу без потребления энергии. В соответствии с первым законом для совершения работы необходима затрата теплоты плюс еще некоторое количество его, идущее на увеличение внутренней энергии системы. И наоборот, работа, [c.12]

Все процессы, происходящие в природе, нро1екают самопроизвольно, в определенном направлении и в ряде случаев могут сопровождаться производством работы против внешних сил. Если первый закон термодинамики устанавливает эквивалентные соотношения между изменением внутренней энергии системы, поглощаемой ею теплотой и произведенной работой, но не определяет направленности процесса, то в соответствии со вторым законом термодинамики определяется направленность процесса и его пределы. Так, например, при соприкосновении горячего и холодного тел первый закон предусматривает лишь постоянство сумм теплоты тел, которое может выполняться далее и в том случае, когда теплота будет переходить от холодного тела к горячему, что согласно второму закону является маловероятным. [c.13]

Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохракения энергии в применении к термическим явлениям. Если система участвует в том или ином процессе, то подведенная к ней теплота может увеличивать внутреннюю энергию системы на А1] и расходоваться па совершение работы А, т. е. [c.16]