Первое начало термодинамики. Теплота и работа

Рассмотрим сначала равновесное расширение. Во время всего процесса сила, действующая извне на поршень, равна р5 и убывает по мере расширения газа и связанного с этим уменьшения давления. Внутренняя энергия газа остается неизменной, и в силу первого начала термодинамики теплота, полученная газом от термостата, равна работе, совершенной газом. Эта работа может быть получена интегрированием соотношения (12.10), которое нетрудно провести, выразив давление через объем с помощью уравнения состояния идеального газа (8.1) [c.216]

Первое начало термодинамики позволяет решить многие вопросы химии и химической технологии, связанные с определением теплоты и работы при различных химических и физических процессах. [c.106]

Первое начало термодинамики утверждает, что теплота 8Q, сообщенная системе, идет на увеличение ее внутренней энергии dU и на совершение работы против внешнего давления бЛ = pdV [c.24]

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]

Как обычно, при использовании классической термодинамики [44] мы будем исходить из ее первого начала. Оно гласит теплота, подведенная к системе, идет на увеличение ее внутренней энергии и на работу, совершаемую системой против внешних сил. При бесконечно малом изменении состояния системы закон сохранения энергии (т. е. первое начало термодинамики) записывается [c.107]

Напомним, что из первого начала термодинамики как следствие вытекает существование функции состояния — внутренней энергии и, которая есть функция обобщенных координат и = U xi, Х2,. .., Хп). В отличие от теплоты и работы, внутренняя энергия — полный дифференциал [c.108]

Термодинамика рассматривает преимущественно две формы, в виде которых совершается превращение энергии,— теплоту и работу. Поэтому первое начало термодинамики и устанавливает соотношение между тепловой энергией (Р) и работой (1 ) при изменении общей энергии системы .11). Изменение общей энергии системы выражается уравнением (П, 4). [c.52]

Опыты многих исследователей — Румфорда, Дарвина, Гей-Люссака, Майера, Джоуля — Томсона—показали эквивалентность теплоты и работы. Роберт Майер впервые сформулировал первое начало термодинамики, дав совершенно правильное толкование знаменитому опыту Гей-Люссака, и вычислил механический эквивалент теплоты для круговою процесса. В дальнейшем прецизионные опыты Джоуля показала, что механический эквивалент теплоты [c.36]

Первый закон, или первое начало, термодинамики — это закон сохранения и превращения энергии в применении к тепловым процессам (т. е. к процессам, связанным с превращением теплоты и работы). [c.26]

Из первого начала термодинамики, выражаемого уравнением (1.1), следует, что количество теплоты также, как и работы, зависит от пути процесса перехода из одного состояния в другое. Поэтому теплота и работа не являются видами или формами энергии, а являются качественной и количественной [c.12]

Из первого начала термодинамики следует, что величина сШ в уравнении (1.3) представляет собой полный дифференциал функции состояния и, т. е. внутренней энергии. Бесконечно малые количества теплоты д и работы ш не могут являться полными дифференциалами каких-либо функций состояния, так как последних не существует. [c.13]

Первое начало термодинамики в традиционном виде связывает изменение внутренней энергии с количеством теплоты и работой. Рассмотрим поэтому баланс внутренней энергии в непрерывной системе. Пусть и — удельная локальная внутренняя энергия, причем [c.135]

Для вывода уравнений термодинамики мы обладаем пока недостаточными средствами. Основная трудность построения математической теории состоит в том, что в уравнении первого начала термодинамики функция состояния — внутренняя энергия 11 определена только через функционалы (работы и теплоты), а не через функции состояния системы [c.35]

Вечный двигатель первого рода (15) — циклически действующая машина, способная совершать работу без затраты теплоты. Постулат о невозможности подобного устройства является формулировкой первого начала термодинамики [c.308]

Гесса закон (32) —закон о постоянстве сумм теплот для различных путей превращения исходных веществ в продукты реакции. При постоянстве давления или объема системы является следствием первого начала термодинамики (30, 31), но имеет отдельное название, так как был открыт раньше установления эквивалентности теплоты и работы. [c.309]

Первая ясная формулировка первого начала термодинамики приписывается обычно Ю. Майеру, который вычислил механический эквивалент теплоты результаты этой работы были опубликованы в 1842 г. Примерно в это же время независимо от Ю. Майера к тем же выводам пришел Дж. Джоуль. Он опубликовал (1843) точные измерения механического эквивалента теплоты. Любопытно, что первое начало термодинамики было установлено намного позднее второго. [c.60]

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]

Все процессы, протекающие в природе самопроизвольно, т. е. без затраты работы извне, имеют определенное направление. Так, самопроизвольно теплота переходит от нагретого тела к холодному, жидкости текут от верхнего уровня к нижнему, газ переходит из области большего давления в область меньшего давления, в растворах и газовых смесях самопроизвольно выравниваются концентрации (диффузия). Закономерности направленности процессов не могут быть установлены первым началом термодинамики. По первому началу термодинамики не запрещен, например, самопроизвольный переход тепла от холодного тела к горячему, если общий запас внутренней энергии при этом не изменится. Не противоречит первому началу и такой нереальный процесс, как самопроизвольное разделение смеси газов, т. е. процесс, обратный диффузии. Недостаточность первого начала термодинамики для определения направления процессов привела к установлению второго начала, которое так же, как и первое, является обобщением опыта всего человечества. [c.42]

Согласно первому закону термодинамики энергия не исчезает и не рождается, она только превращается и одного видя в другой, причем в строго эквивалентных количествах. Но первое начало термодинамики не определяет ни направления протекания тепловых процессов, ни условий превращения тепла в работу. Несмотря на эквивалентность тепла и работы, процессы их взаимного превращения неравнозначны. Опыт показывает, что механическая энергия может быть полностью превращена в теплоту, например, путем трения, однако, полностью превратить теплоту в механическую энергию нельзя. [c.49]

X. т. использует понятия о типах термодинамич. систем (см. Гетерогенная система. Гомогенная система. Закрытая система, Изолированная система, Открытая система), параметрах состояния (см. Давление, Температура, Химический потенциал), термодинамич. ф-циях и термодинамических потенциалах (см., напр., Внутренняя энергия. Энтропия). В основе Х.т. лежат законы (начала) общей термодинамики. Первое начало термодинамики - закон сохранения энергаи дая термодинамич. системы, согласно к-рому работа может совершаться только за счет теплоты или к.-л. др. формы энергии. Оно является основой термохимии, изучения теплоемкостей в-в, тепловых эффектов реакций и физ.-хим процессов. Гесса закон позволяет определять тепловые эффекты расчетным путем, если известны теплоты образования каждого из в-в, участвующих в р-ции, или теплоты сгорания (для орг. соед.). Совр. термодинамич. справочники содержат данные о теплотах образования или теплотах сгорания неск. тысяч в-в, гто позволяет рассчитывать тепловые эффекты десятков тысяч хим. р-ций. Первое начало лежит в основе Кирхгофа уравнения, к-рое выражает зависимость теплового эффекта р-ции или физ.-хим. процесса ст т-ры и дает возможность рассчитать тепловой эффект процесса при любой т-ре, если известны теплоемкости в-в, участвующих в р-ции, и тепловой эффект при к.-л. одной т-ре. [c.236]

Уравнение сохранения энергии (1.5) может быть дополнено уравнением, вытекающим из первого начала термодинамики, согласно которому подведенная к системе теплота увеличивает ее внутреннюю энергию и совершает работу расширения, т. е. [c.12]

Фундаментальными законами термодинамики равновесных систем являются ее первое и второе начала. Первое начало термодинамики — это закон сохранения энергии в наиболее общем виде теплота Q, подведенная к системе, идет на увеличение ее внутренней энергии i7 и на работу А, совершаемую системой против внешних сил. В дифференциальной форме закон сохранения энергии имеет вид [c.403]

Оставалось сделать последний шаг — уравнять в правах оба способа передачи энергии теплоту и работу. В этом и состоит суть Первого начала термодинамики, на честь открытия которого претендовали сразу трое австрийский врач Ю. Майер, немецкий врач и физик Г. Гельмгольц и английский экспериментатор Дж. Джоуль. [c.310]

Первое начало термодинамики утверждает, что изменение внутренней энергии системы равно разности между количеством теплоты, полученной системой из среды, и количеством работы, произведенной системой над средой, в частности работой расширения [c.130]

В зтих работах Р. Клаузиуса и У. Томсона было сформулировано первое начало термодинамики, т. е. принцип эквивалентности теплоты и работы, а также и второе начало термодинамики — о невозможности перехода само собой теплоты от холодного к нагретому телу. При качественном анализе процесса перехода теплоты в работу Р. Клаузиус ввел особую функцию — меру эквивалентности (меру рассеяния энергии), получившую в 1865 г. название энтропия . Позднее были введены и другие термодинамические функции. [c.163]

Первое начало термодинамики может быть выведено из одного свойства циклов, подтверждаемого всеми наблюдениями если внешняя работа за весь цикл отлична от нуля, то и количество теплоты за весь цикл отлично от нуля] эти две величины имеют противоположные знаки. [c.66]

Пусть при каком-либо процессе Q — поглощенная теплота, AZ7 — изменение внутренней энергии и А — произведенная системой работа примем (как и во всей книге) термодинамическое правило знаков, т. е. будем считать положительными теплоту, сообщенную системе, увеличение внутренней, свободной энергии, изобарного потенциала и работу, совершенную системой. Тогда первое начало термодинамики выразится следующим образом [c.15]

Формулировки первого начала термодинамики. Первое начало термодинамики является законом сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим системам. Оно было установлено в результате опытных и теоретических исследований в области физики и химии. Завершающим этапом этих исследований явилось открытие принципа эквивалентности работы и теплоты. Для всякого кругового процесса, протекающего в любой термодинамической системе, отношение суммы всех работ к сумме всех теплот есть величина постоянная, равная единице [c.58]

ГВзаймосвязь между внутренней энергией, работой и теплотой устанавливается на основе первого начала термодинамики. Первое начало термодинамики представляет собой постулат, вытекающий из многовекового опыта человечества. Существует ряд формулировок первого начала термодинамики, которые равноценны друг другу и вытекают одна из другой. Если одну из них рассматривать как исходную, то другие получаются из нее как следствия. [c.86]

Первый закон ( первое начало ) термодинамики есть частный случай закона сохранения и превращения энергии в применении к объектам, изучаемым термодинамикой, т. е. к процессам, сопровождающимся выделением или поглощением теплоты и производством работы. Этот закон выражает неуничтожае-мость движения не только в количественном, но и в качественном смысле (Энгельс). [c.28]

Первое начало термодинамики применимо к описанию как обратимых, так и необратимых процессов. В некоторых случаях можно воздействовать на систему таким образом, чтобы необратимый термодинамический процесс протекал обратимым путем. Для этого, как правило, систему необходимо снабжать специальным устройством для совершения работы. Для пояснения этого утверждения удобно сослаться на пример передачи теплоты от более нагретого тела к менее нагретому. Если оба тела привести в соприкосновение, то будет происходить самопроизвольный процесс передачи теплоты от одного тела к другому до тех пор, пока температуры обоих тел не сравняются. Этот процесс носит необратимый характер, так как проведение процесса в обратном направлении без совершения работы невозможно. Тем не менее процесс передачи теплоты можно сделать обратимым, если для этого использовать тепловую машину, например на основе цикла Карно, с идеальным газом. В этом случае система наряду с передачей теплоты будет совершать определенную работу, которая в обратном процессе может быть использована для передачи теплоты от менее нафетого тела к более нагретому [c.18]

Приведенное уравнение выражает первое начало термодинамики — закон неуничтожимости энергии. Он утверждает, что энергия, полученная системой в форме теплоты, может превращаться в работу, а полученная в форме работы — в теплоту. Первый закон термодинамики есть частный случай закона сохранения и превращения энергии в применении к тепловым процессам. Все видьг экер- [c.36]

Энергия — основная физическая величина. Математический аппарат большинства разделов теоретической физики, включая термодинамику, основан на различных формах закона сохранения энергии. Однако важнейшая особенность макроскопических систем, которые рассматриваются в термодинамике, состоит в том, что энергию макроскопической системы невозможно непосредственно измерить. Различные физические методы позволяют только определять изменения энергии отдельных частиц системы — атомов, молекул, ионов. Однако не существует никаких методов непосредственного измерения энергии системы как целого. Изменение энергии макроскопической системы определяют в виде теплоты или работы. Первоначально они рассматривались независимо. Поэтому для макроскопической системы сам факт существования внутренней энергии макроскопической системы как некоторой физической величины удалось установить только в середине XIX в., причем для этого потребовалось открыть ранее неизвестный закон природы — первое начало термодинамики. Впоследствии возникла необходимость использовать и другие неизмеряемые величины — энтропию, химический потенциал и т. п. Широкое применение в математическом аппарате термодинамики непосредственно не измеряемых величин является особенностью термодинамики как науки и сильно затрудняет ее изучение. Однако каждая неизмеряе-мая величина в термодинамике точно определена в виде функций измеряемых величин и все окончательные выводы термодинамики можно проверить на опыте. При этом для описания свойств системы используют специальные термодинамические переменные (или термодинамические параметры). Это физические величины, с помощью которых описывают явления, связанные с взаимными превращениями теплоты и работы. Все это макроскопические величины, выражающие свойства больших групп молекул. Не все эти величины можно непосредственно измерить. [c.6]

Имтересно, что в своих термохимических работах Гесс опирался на теорию тсп.шрода и постоянство сумм теплот реакций для различных путей считал подтверждением этой теории. В настоящее время Гесса относят к первооткрывателям первого начала термодинамики, поскольку закон постоянства сумм теплот является одним из его следствий. [c.32]

Уравнение (VI.1) представляет собой математическое выражение первого начала термодинамики — закона сохранения энергии. Для наглядного представления физического смысла работы против внешних сил рассмотрим систему, представляющую собой газ, заключенный в цилиндр, который отделен от внешней среды перемещающимся без трения поршнем (рис. 69). Если поршень закреплен неподвижно [V = onst), то сообщенная системе теплота полностью идет на увеличение запаса внутренней энергии [c.123]

СОХРАШНИЯ ЭНЕРГИИ ЗАКОН в изолнр. системе энергия систе пл остается постоянной, возможны лишь переходы одного вида энергии в другой. В термодинамике С. 3.3. соответствует первое начало термодинамики, к-рое выражается ур-нием Q = А11 + УУ, где (2-кол-во сообщенной системе теплоты, Д [/-изменение внутр. энергии системы, совершенная системой работа. Частный случал С. Э.З.-Гесса закон. [c.390]

Первое начало термодинамики нередко называют законом сохранения энергии, а иногда — принципом эквивалентности. Чтобы объяснить это, начнем с частного случая системы, заключенной в жесткую адиабатную оболочку. Вследствие жесткости оболочки и ее адиабатности работа внешнего давления и количество теплоты окажутся равными нулю согласно (5,2,5) dU = О, т. е. в системе возможны только изодинамические процессы. Переходя к общему случаю, можно сказать внутренняя энергия системы, свободной от воздействия внешней работы и извне полученной теплоты, остается неизменной, сохраняется . Отсюда — закон сохранения энергии . [c.72]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология