Термодинамическое состояние и первый закон термодинамики

Уравнения (I, 47), (I, 48) и (I, 49), так же как и уравнения (I, 43) и (I, 46), являются термодинамическими уравнениями, так как они вытекают из первого закона термодинамики. Одновременно они являются следствием уравнения состояния идеального газа и поэтому приложимы лишь к идеальным газам и не являются общими термодинамическими уравнениями, справедливыми для любых систем. [c.54]

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]

Выше было показано, что Qp=AH и Qv = M . Так как внутренняя энергия и и энтальпия Н — термодинамические функции, т. е. функции состояния, то их изменение не зависит от пути перехода системы из одного состояния в другое, а зависит только от начального и конечного состояний системы. Следовательно, и теплоты химических реакций АН и АУ не зависят от пути, по которому протекает реакция, а зависят только от начального и конечного состояний реагирующих веществ. Это утверждение, являющееся прямым следствием первого закона термодинамики, известно под названием закона Гесса. Из него вытекает следующее [c.12]

Все протекающие в природе процессы, связанные с изменением энергетического состояния, подчиняются первому закону термодинамики, но не всякий процесс, не противоречащий первому закону, осуществим на практике. Из первого закона термодинамики следует лишь, что энергия изолированной системы постоянна, но определить направление процессов, происходящих в системе, с помощью этого закона нельзя. Поэтому первого закона недостаточно для полного описания термодинамических процессов. Он позволяет точно найти энергетический баланс процессов, но не дает никаких указаний об их направлении и о возможности проведения. Между тем реальные процессы протекают в определенном направлении,и, как правило, не изменив условий, нельзя заставить процесс пойти в обратном направлении. [c.93]

Итак, мы рассмотрели первый закон термодинамики. Сущность его состоит в приложении закона сохранения и превращения энергии к термодинамическим процессам. Конкретные закономерности можно записать математически с помощью ряда термодинамических величин, некоторые из них являются функциями состояния или обладают свойствами функций состояния в отдельных частных случаях. [c.78]

Уравнение (1.13) выражает первый закон термодинамики для закрытых систем. Первый закон не исчерпывается уравнением (1.13), а содержит еще утверждение, что термодинамическая функция и, определяемая этим уравнением, является функцией только состояния системы. Следует отметить, что первый закон позволяет определить изменения внутренней энергии, но не абсолютную ее величину. [c.19]

Тепловая энергия жидкой частицы определяется плотностью внутренней энергии, зависящей от параметров локального термодинамического состояния. Согласно первому закону термодинамики, [c.58]

В соответствии с первым законом термодинамики, представляю-Ш.ИМ собой частный случай закона сохранения энергии, внутренняя энергия и, являющаяся термодинамической функцией состояния, равна [c.148]

Термодинамический метод опирается на тот факт, что энтропия является хорошей термодинамической переменной, т. е. ее величина зависит только от состояния системы, но не зависит от того, как данное состояние было достигнуто. Вследствие этого мы можем вычислить вдоль любого удобного термодинамического пути, соединяющего точки (Г, V) ж (Г, 27). Выберем изотермический процесс. Так как внутренняя энергия Е идеального газа является функцией только Г, то первый закон термодинамики примет вид [c.312]

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]

Первый закон термодинамики позволяет составить энергетический баланс термодинамического процесса, но не дает никаких указаний о его возможности и направлении. Происходящие в природе и осуществляемые в технологии процессы, как правило, имеют направленность— самопроизвольно совершаются только в одном направлении, хотя первый закон не запрещает их протекание и в обратном направлении. Например, раствор образуется самопроизвольно, но не может сам собой разделиться на составляющие его компоненты. Все реальные процессы протекают так, что со временем достигают конечного состояния, которое обычно называют равновесным. Учение о равновесий, в частности химическом равновесии, дает возможность предсказать направление процесса, т. е. решить вопрос о возможности той или иной реакции и полноте ее протекания с образованием конечных продуктов. При этом важно решать такие задачи не только качественно, но и овладеть методами количественного расчета равновесий. Как и первый закон, второй закон (начало) есть результат обобщения многовекового опыта человечества. [c.54]

Первый закон термодинамики известен как закон сохранения энергии. 2. Термодинамическое равновесие означает состояние, в котором свойства системы не изменяются в зависимости от времени. 3. Известно, что внутренняя энергия вещества зависит от его состояния, т. е. его температуры, давления, кристаллической формы и т. д. 4. Согласно второму закону термодинамики равновесие не зависит от способа, при помощи которого оно достигнуто. 5. Считают, что для равновесия двух фаз, таких, как лед и вода, необходимо, чтобы они находились при одинаковых температурах и давлении. [c.18]

Математическим выражением первого закона термодинамики служит уравнение баланса энергии при переходе системы из одного состояния в другое. Составление подобного уравнения требует некоторых пояснений и определяет ряд особенностей термодинамического метода. [c.6]

Если, например, во время некоторого процесса внутренняя энергия рассматриваемой системы уменьшается, то по первому закону термодинамики эта убыль внутренней энергии равна сумме выделившейся теплоты и совершенной работы. И теплота и работа поглощаются окружающими системами. Давая термодинамическую характеристику изменения их состояния, мы должны найти увеличение внутренней энергии, или энтальпии окружающих систем. [c.10]

Термодинамическое состояние и первый закон термодинамики [c.11]

Дця адиабатных условий горения =0, однако в самой термодинамической системе из-за значительной разницы химического потенциала начального и конечного состояний энтропия dSi возрастает, поэтому выражение первого закона термодинамики можно преобразовать к виду [c.56]

В основе термодинамического анализа равновесных состояний систем и направленности протекающих в системах процессов лежит второй закон ( второе начало ) термодинамики. Как и первый закон, он имеет характер аксиомы, обобщающей эмпирические сведения. Для него также предложено много различных формулировок, из которых наиболее часто используют следующие невозможен самопроизвольный переход энергии (в форме теплоты) от менее нагретого тела к более нагретому [c.69]

Броуновское движение тесно связано с флуктуациями параметров системы, характеризующих ее состояние равновесия, по отношению к их среднему значению. Например, неполная взаимная компенсация импульсов, получаемых коллоидной частицей с разных сторон, представляет собой не что иное, как колебание давления. Флуктуации — это спонтанные колебания какого-либо параметра вблизи его среднего значения в достаточно малом объеме. Они свидетельствуют о том, что второй закон термодинамики, согласно которому эти параметры должны иметь постоянное значение, отвечающее экстремуму характеристических термодинамических функций (энтропии, энергии), не совсем точен, он справедлив только для достаточно больших объемов. Другими словами, второй закон термодинамики имеет статистический характер и, как всякий статистический закон, справедлив только для систем, состоящих из достаточно большого числа частиц. Таким образом, броуновское движение подтверждает высказанную Больцманом идею о вероятностном характере второго закона термодинамики, в чем и состоит, по крайней мере в рамках современных представлений, его качественное отличие от первого закона. [c.55]

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]

Поэтому понятны поиски такого обш,его принципа, которого одного (плюс первый закон) было бы достаточно для построения чисто логическим и математическим путем всей системы термодинамики. По-видимому, наиболее удачно поиски завершились у Каратеодори, математика и термодинамика греческого происхождения. В 1909 г. им сформулировано положение, получившее название принципа адиабатической недостижимости. Вблизи любого равновесного состояния термодинамической системы существует любое число других состояний, недостижимых из первого путем какого-либо адиабатического процесса (равновесного или самопроизвольного). [c.70]

Термодинамическое уравнение состояния (ди/дУ)т = = Т дР/дТ)у — Р применимо ко всем веществам. Выведите его, используя первый и второй законы термодинамики, а также необходимые определения и математические принципы. [c.40]

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 — следствие закона сохранения энергии. Предположим закрытую систему, переходящую из термодинамического состояния 1 в термодинамическое состояние 2. В процессе перехода из состояния 1 в состояние 2 система обменивается с внешней средой тепловой энергией Q и механической энергией Ш. [c.165]

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]

Термодинамика имеет дело со свойствами систем, находящихся в равновесии. Она не описывает протекания процессов во времени. Термодинамика дает точные соотношения между измеримыми свойствами системы и отвечает на вопрос, насколько глубоко пройдет данная реакция, прежде чем будет достигнуто равновесие. Она также позволяет уверенно предсказывать влияние температуры, давления и концентрации на химическое равновесие. Термодинамика не зависит от каких-либо допущений относительно структуры молекул или механизма процессов, приводящих к равновесию. Она рассматривает только начальные и конечные состояния. Но и при таком ограничении термодинамический метод является одним из самых мощных методов физической химии, и поэтому, учитывая важную роль термодинамики, первая часть книги посвящена ей. К счастью, термодинамика может быть полностью разработана без сложного математического аппарата, и ее почти целиком можно изложить на том же уровне, на каком написана вся книга. Мы рассмотрим применение термодинамики к химии, начав с нулевого, первого, второго и третьего законов термодинамики, которые в дальнейшем будут применяться к химическим равновесиям, электродвижущим силам, фазовым равновесиям и поверхностным явлениям. [c.11]

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]

Э. внутренняя (символ — U, единицы —Дж, Дж) — энергия, зависящая только от термодинамического состояния системы. Существование внутренней энергии постулируется первым законом термодинамики. Абсолютное значение внутренней энергии не может быть определено, так как нельзя привести систему в состояние, лишенное энергии. Изилерению поддается только изменение внутренней энергии системы UlU=1 2 — и,, где и, и Uj — внутренняя энергия исходного и конечного состояний системы. Внутренняя энергия является суммой кинетической энергии хаотического движения частиц и ми1фочастиц вещества, межмолекулярной энергии, химической энерпии, внутриатомной и внутриодерной энергии частиц, составляющих систему, энергии электронного возбуждения и фавитационной энергии, [c.367]

Под простой однокомпонентной системой мы будем понимать гомогенную систему, которая является индивидуальным (чистым) веществом. Термодинамическое равновесное состояние такой системы может быть однозначно определено экстенсивными переменными U (внутренней энергией), V (объемом) и N (числом молей вещества), а ее энергетический баланс выражается при помощи простой формы записи первого закона термодинамики [c.10]

Учет фазовых равновесий очень важен для понимания или анализа любого процесса массопередачи. Именно здесь многое должна определять термодинамика, поскольку второй закон устанавливает условия равновесия. Термодинамическая теория разработана достаточно хорошо, хотя на практике она не дает необходимой связи между активностями и концентрациями. В одних случаях эта зависимость известна. В других случаях может оказаться достаточным эмпирическое правило Льюиса и Рэн-долла, правда, иногда может потребоваться и более затрудненный анализ, построенный на сложных уравнениях состояния или на молекулярной теории. Так или иначе, студент либо инженер, имеющий дело с проблемами переноса массы, должен знать и теорию, и эмпирические факты термодинамики фазовых равновесий. Кроме того, с помощью первого закона термодинамики можно проводить вычисления необходимых балансов энтальпий, [c.14]

Первый закон термодинамики — это закон сохранения энергии, согласно которому общая энергия изолированной системы не изменяется. Общая энергия системы состоит из кинетической энергии (определяемой движением системы), потенциальной энергии (определяемой положением системы) и внутренней энергии (определяемой свойствами компонентов системы). В большинстве процессов, представляющих интерес для биофизиков, кинетическая и потенциальная энергии системы остаются постоянными, и, следовательно, нас будет интересовать только внутренняя энергия и. Внутренняя энергия является примером функции состояния, т. е. она полностью определяется величинами ряда термодинамических параметров, достаточных для однозначного определения системы, таких, как температура давление и концентрация. Для закрытой системы, допускаю щей обмен энергией, но не веществом с окружающей средой первый закон термодинамики устанавливает зависимость внут ренней энергии от тепла Q, поглощенного системой из окружаю щей среды, и работы W, совершенной системой над своим окружением. В дифференциальной форме такая зависимость имеет вид [c.13]

Математическая модель, на основе которой создана настоящая программа, основана на численном решении методом Эйлера уравнений первого закона термодинамики, баланса массы и уравнения состояния в отдельных элементах газовоздушного трак а, цилиндрах двигателя, форкажрах компрессорных полостях и промещуточннх холодильниках, странство цилнцдра двигателя (рис.2) в общем случае представляет собой открытую термодинамическую систеку с изменяющимся объемом, внутренним источником теплоты и тремя источниками массы. Утечками рабочего тела через неплотности пренебрегают. [c.59]

В химической термодинамике одну из важнейших величин представляет внутренняя энергия и рассматриваемой системы. Эта величина является параметром состояния. Термодинамически она строго определяется на основе первого закона (см. 68). Физически же этим термином обозначается величина, которая характеризует общий запас энергии системы, включая сюда энергию по ступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярного колебательного движения атомов и атомных групп, составляющих молекулы, энергию вращения электронов в атомах, энергию, заключающуюся в ядрах атомов, и другие виды энергии, но без учета кинетической энергии тела в целом и его потенциальной энергии положения. В настоящее время еще не имеется возможности определить абсолютную величину внутренней энергии какой-нибудь системы, но большей частью можно измерить изменениё энергии Л(7, происходящее в том или ином процессе, что оказывается уже достаточным для успешного применения этого понятия в термодинамике. Величина А11 считается положительной, когда в рассматриваемом процессе внутренняя энергия системы возрастает. [c.181]

Статистический смысл второго закона термодинамики состоит согласно Л. Больцману в том, что изолированная система эволюционирует преимущественно в направлении большей термодинамической вероятности. Иными словами, второй закон термодинамики не имеет такого абсолютного значения, как первый закон, ибо самопроизвольное образование неравновесных состояний, например самоуплотнение газа, не является абсолютно невозможным. ilpo To термодинамическая вероятность таких состояний очень мала им соответствует малое число микросостояний, и поэтому они должны реализовываться очень редко. [c.188]

Гиббсовский грандиозный синтез достижений в общей термодинамике его великих предшественников и современников имел три основные черты. Во-первых, от Гаусса [2 Г Гиббс взял вариационный принцип, который он использовал для установления распределения и устойчивости жидких тел и поверхностей во внешних полях. (Неявно он признает это влияние в последней главе своей монографии Основные принципы статистической механики [3], где дает большой потенциал й в обозначениях Гаусса.) Гиббс освободил принцип Гаусса от модельных представлений. Во-вторых, Гиббс обнаружил, что использование первого и второго законов термодинамики (которые он цитирует в краткой форме, данной Клаузисом [4]) придает вариационному принципу солидную термодинамическую основу. В-третьих, он оценил важность как интенсивных переменных (таких, как химический потенциал), так и экстенсивных переменных для характеристики состояния вещества в объеме и в межфазных областях. [c.64]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология