Внутренняя энергия и первое начало термодинамики

I. Введение (54) 2. Закон сохранения энергии. Первое начало термодинамики (55) 3. Работа изохорического, изобарического, изотермического и адиабатического процессов (57) 4. Диаграммы ру (61) 5. Единицы работы (63) 6. Внутренняя энергия (63) [c.301]

Уравнение (1.1) —аналитическая запись первого начала термодинамики для закрытой ТС, т. е. по существу аналитическая запись закона сохранения энергии. В соответствии с этой записью положительными считаются тепло, подводимое к ТС, и, работа, совершаемая ТС. Внутренняя энергия U определяется состоянием ТС, ее небольшое изменение — это дифференциал функции состояния. При переходе из состояния 1 в состояние 2 изменение внутренней энергии [c.11]

Первое начало термодинамики ничего не говорит о возможных направлениях передачи энергии, тогда как второе начало предопределяет это направление. Внутренняя энергия системы слагается из кинетической и потенциальной энергий. Кинетическая энергия — это энергия беспорядочного движения атомов и молекул, потенциальная энергия — энергия их взаимного притяжения и отталкивания. Для идеального газа энергия при-тяжЕния и отталкивания пренебрежимо мала, и поэтому энергия идеального газа однозначно определяется так называемым уравнением состояния. [c.23]

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]

Это уравнение является математическим выражением первого начала термодинамики, которое в данном случае имеет следующую формулировку подведенное к системе тепло Q идет на увеличение внутренней энергии системы и на совершение внешней работы [c.52]

Первое начало термодинамики утверждает, что подводимое к системе тепло <7 равно изменению внутренней энергии и работе А, произведенной системой над окружающими телами д=Аи+А. Отсюда Аи=д—А. При самопроизвольно протекающем процессе Аи=и2—и1<0. С учетом этого можно записать [c.425]

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 установить важные соотношения между тепловым эффектом и изменением внутренней энергии или энтальпии системы. Для изохорных процессов Л = О и согласно уравнению (1) [c.84]

Первое начало термодинамики исключает для изолированной системы все те процессы, в которых внутренняя энергия систем изменяется второе начало делает отбор более жестким—возможны лишь процессы, в которых энтропия изолированной системы (всей, в целом ), возрастает. Максимум энтропии и есть в этом случае условие равновесия. Каким путем система пришла к нему, термодинамика не исследует, хотя для хода химической эволюции путь имеет первостепенное значение. [c.297]

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]

Термохимические данные представляют большой интерес для химии, так как при определенных условиях теплоты реакций оказываются мерой изменения внутренней энергии или энтальпии системы. Эти условия вытекают из уравнения первого начала термодинамики [c.30]

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]

Не полностью решает проблему объединение первого начала термодинамики с уравнениями механики и теории электричества, позволяющее ввести параметры /), У, ф, е и переписать уравнение для внутренней энергии в виде соотношения [c.36]

Внутренняя энергия — функция состояния, определяемая с помощью первого начала термодинамики с точностью до неопределенной постоянной. Имеет физический смысл суммарной энергии частиц системы без учета движения системы как целого. Термодинамическое уравнение баланса внутренней энергии лежит в основе всего математического аппарата термодинамики. Зависимость внутренней энергии от объема (59), способы вычисления (61). статистический расчет (207, 220), внутренняя энергия идеального газа (75, 83), внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса (77). [c.309]

При термодинамическом описании предполагают, что система находится в относительном покое ( кин = 0) и воздействие внешних полей пренебрежимо мало ( пот = 0). Тогда полная энергия системы определяется запасом ее внутренней энергии Е=0). Последняя складывается из кинетической энергии поступательного и вращательного молекулярного движения, энергии притяжения и отталкивания частиц, энергии электронного возбуждения, энергии межъядерного и внутриядерного взаимодействия и т. п. Количественный учет всех составляющих внутренней энергии невозможен, но для термодинамического анализа систем в этом нет необходимости, так как достаточно знать лишь изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое, а не ее абсолютные величины в этих состояниях. В соответствии с законом сохранения энергии, выражающим первое начало термодинамики, общий запас внутренней энергии системы остается постоянным, если отсутствует тепловой обмен с окружающей средой. В ходе процессов, протекающих в изолированной системе, возможно лишь перераспределение внутренней энергии между отдельными составляющими системы. [c.203]

Первое начало термодинамики может быть сформулировано иначе следующим образом внутренняя энергия V является функцией состояния. Изменение внутренней энергии АС/ системы, переходящей из состояния 1 в состояние 2,— алгебраическая сумма всех энергий, обменивающихся с внешней средой. Эта формулировка включает утверждение, что внутренняя энергия 7 системы зависит только от состояния системы. Отсюда следует, что изменение энергии А [/ системы при переходе из состояния 1 в состояние 2 всегда одинаково вне зависимости от того, какой путь выбран для этого перехода это изменение равно разности величин V внутренней энергии системы в состояниях 2 и 1 соответственно [c.165]

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]

Первое начало термодинамики характеризует количественное и качественное преобразование внутренней энергии, заключенной в изолированной системе, но ничего не говорит о возможности протекания процессов и направленности их. С точки зрения первого начала одинаково возможны любые преобразования энергии. [c.102]

Частным случаем закона сохранения энергии в применении к процессам, сопровождающимся тепловыми явлениями, будет первое начало термодинамики, по которому изменение внутренней энергии [c.35]

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]

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]

ИЗ первого начала термодинамики. Если процесс протекает беа изменения объема (работа равна нулю), то тепловой аффект равен полному изменению внутренней энергии [c.373]

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]

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]

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]

При отсутствии теплового обмена между системой и окружающей средой единственным источником выделяющегося в системе тепла Q и совершаемой ею работы является изменение ее внутренней энергии. В этом случае из первого начала термодинамики следует [c.16]

Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики. Понятие энергии в механике связывают с движением тел либо с положением этих тел, не принимая во внимание их внз треннего состояния. Но, например, движущееся тело имеет в общем случае не только кинетическую и потенциальную энергию, но и определенную температуру. Если привести его в контакт с телом, температура которого ниже, то начинается переход теплоты от одного тела к другому, наступит в конце концов тепловое равновесие, причем внутреннее состояние тел изменится. Изменение внутреннего состояния связано с изменением запаса энергии. Действительно, увеличение запаса теплоты может быть достигнуто за счет уменьшения кинетической энергии — так, резкая остановка движущегося тела (например, удар снаряда о прочную стену) приводит к значительному нагреванию тела, а нагретое тело в свою очередь может стать источником механической энергии в процессе охлаждения (что происходит, например, в тепловых машинах). Отсюда следует, что общая энергия тел складывается из кинетической к, потенциальной Е и внутренней [У [c.19]

После появления термодинамики, которая рассматривает разнородные явления в их взаимной связи, были сделаны попытки включить в нее и механику. Однако первые же шаги в этом направлении оказались неудачными и завели теорию в тупик. С целью использования закона сохранения энергии (первого начала термодинамики) предстояло выбрать экстенсор для кинетического явления. Из двух возможных величин, подчиняющихся закону сохранения,— импульса и массы предпочтение было оказано импульсу. Этот неудачный первоначальный шаг повел термодинамику по неверному пути в частности, он наложил запрет на возможность осуществления так называемого безопорного движения — за счет внутренних сил системы. Чтобы не скучать, исследователям пришлось заняться проблемой двух масс (инерционной и гравитационной), которая возникла на основе раздельного рассмотрения Ньютоном второго закона механики и закона всемирного тяготения. [c.397]

Первое начало термодинамики. Энтальпия, Взаимосвязь геплочы, работы и изменения энтальпии и внутренней энергии. [c.28]

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]

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]

Независимость теплового эффекта реакции при р = onst или onst от пути процесса следует из первого начала термодинамики, так как и внутренняя энергия, и энтальпия — функции состояния. [c.28]

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]

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