Первый закон термодинамики также Энергия

Закон со.хранения энергии называют также первым законом термодинамики. [c.159]

Как известно, только часть электрической энергии, затраченной в процессе электролиза воды, используется на целевую реакцию разложения воды на водород и кислород. Остальная часть энергии в конечном счете выделяется в виде тепла. Наиболее распространено определение количества тепла, выделяющегося в процессе электролиза, по разности между общей затратой электрической энергии на электролиз и химической энергией полученных при этом газов — водорода и кислорода. Такое представление основано на первом законе термодинамики. Высказывалось также мнение, что количество тепла, выделяющегося в процессе электролиза, определяется разностью между общим количеством электрической энергии, затрачиваемой на электролиз, и максимальной работой процесса Однако при этом не учитывается количественное различие значений максимальной работы и теплового эффекта процесса. [c.83]

Это уравнение представляет собой аналитическую формулировку первого закона термодинамики. Для изолированной системы, очевидно, <7 = 0иЛ=0и, следовательно, также и АЫ == 0. Отсюда следует и другая формулировка первого закона термодинамики внутренняя энергия изолированной системы постоянна. [c.15]

Аналитические выражения энтальпии получаются на основе первого закона термодинамики, а энтропии, энергий Гельмгольца и Гиббса с привлечением также второго закона термодинамики. Вначале можно получить на основе уравнений (13,1) и [c.250]

Термодинамика химическая — изучает химические реакции и фазовые переходы (растворение, испарение и кристаллизация чистых веществ и растворов и обратные им процессы), а также переход энергии из одной формы в другую и от одной части системы к другой в различных химических процессах и т. д. Важнейшими разделами этой науки являются термохимия, учение о химических и фазовых равновесиях, учение о растворах, теория электродных процессов, термодинамика поверхностных явлений и др. В основе Т. х. лежат общие положения и выводы термодинамики (первый закон термодинамики служит основой термохимии, второй закон термодинамики лежит в основе всего учения о равновесиях и др.). [c.135]

Первый закон термодинамики, строго установленный Мейером (называемый в физике также законом сохранения энергии), утверждает, что энергия не исчезает и не создается, а переходит из одной формы в другую, другими словами, невозможно создать вечный двигатель первого рода . Воспользовавшись представлениями, развитыми в гл. 18 о функциях состояния [уравнения (174) и (180)], можно сформулировать первый закон термодинамики следующим образом внутренняя энергия системы есть функция состояния. Если бы внутренняя энергия не была функцией состояния, то при ее изменении в круговом процессе можно было бы получить дополнительное количество энергии, т. е. создать вечный двигатель первого рода , что противоречит первому закону термодинамики (одному из основных законов природы). [c.217]

Вопрос об изменении энергии в химических реакциях также относится к области приложений первого закона термодинамики, так как является особым случаем общего закона сохранения энергии, а именно возможности изменения внутренней энергии системы. Последнюю понимают как общую энергию системы, исключая кинетическую энергию системы в целом (не имеет значения, где идет газовая химическая реакция — в лабораторном сосуде или в аэростате) и ее потенциальную энергию, связанную с внешним полем (не имеет значения, происходит реакция в подвале дома или на 4-м этаже дома, хотя в последнем случае воздействие гравитационного поля будет более сильным). Внутренняя энергия — это сумма энергий отдельных атомов и молекул, из которых состоит система, включая потенциальную энергию, связанную с межмолекулярным взаимодействием. [c.217]

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]

Первый закон термодинамики является универсальным законом природы. Он полностью справедлив и для живых организмов. Протекание процессов в живом организме требует затраты энергии. Она необходима для мышечной деятельности и, в частности, для работы сердца и поддержания постоянной температуры тела. Даже в состоянии покоя человек массой 80 кг отдает окружающей среде - 1200 ккал в сутки. Для нормальной жизнедеятельности необходимы потоки веществ из одной части организма в другие. Транспорт этих веществ также требует затраты энергии. В организме совершается и электрическая работа, необходимая для передачи нервных импульсов. Термохимия позволяет составить баланс энергии в живом организме. [c.46]

Первый закон термодинамики дает возможность составлять энергетические балансы процессов. Из него следует также невозможность повышения температуры тела (внутренней энергии) без затраты теплоты или работы. Однако из первого закона термодинамики нельзя вывести критерии возможности самопроизвольного осуществления процессов. Например, в рамках первого [c.13]

В основе термохимии лежит закон Гесса, который в свою очередь следует из первого закона термодинамики. Известно, что энергия не уничтожается и не возникает вновь она лишь видоизменяется, и такое изменение энергии (или теплоты), связанное с определенным химическим процессом, не зависит от природы и числа стадий этого процесса. На практике, за исключением окислов, непосредственное измерение теплоты образования неорганических соединений в одну стадию возможно крайне редко. Обычно теплоту, выделяющуюся (отрицательный знак) или поглощаемую (положительный знак) в нескольких различных стадиях реакции, определяют отдельно, и необходимую теплоту образования рассчитывают по закону Гесса, т. е. алгебраически суммируют значения теплот каждой стадии. Рассмотрим для примера довольно сложный случай проведем расчет теплоты образования пятиокиси иода ЬОб. Для этого нужно измерить теплоту его взаимодействия с водой (взятой в избытке), с которой он образует йодноватую кислоту. Затем необходимо знать также теплоту образования этой кислоты, которую можно получить по следующей реакции [c.281]

Обобщения принципа эквивалентности приводят к первому закону термодинамики (закону сохранения энергии). Он гласит, что в изолированной системе сумма всех видов энергии постоянна при этом различные формы энергии могут переходить друг в друга. Закон сохранения энергии охватывает все формы энергии, которые могут обнаруживаться в данной системе. Сумма различных видов энергии, которой обладает система, называется, по определению Клаузиуса, внутренней энергией и. Таким образом, внутренняя энергия вещества складывается из суммы различных энергий, например кинетической энергии его атомов или молекул, потенциальной энергии, а также энергии электрических и магнитных полей и т. д. При использовании понятия внутренней энергии первый закон термодинамики можно сформулировать следующим образом. [c.48]

На основании первого закона термодинамики можно определить, путем какого превращения возникла энергия, а также [c.191]

Первый закон термодинамики является, по существу, законом сохранения и превращения энергии в применении его к тепловым процессам. Он был развит и нашел отражение в работах русского академика Г. И. Гесса (1840 г.), а также в работах Р. Майера (1842 г.), Джоуля (1843 г.), Гельмгольца (1847 г.) и других. [c.28]

Как было отмечено ранее, первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность различных форм энергии, соотношение между изменением внутренней энергии, количеством подведенной или отведенной теплоты и совершаемой системой (или над системой) работой, а также постоянство энергии в изолированной системе. Однако первый закон термодинамики не отражает возможность и вероятность возникновения того или иного термодинамического процесса, связанного с превращением энергии или ее перераспределением. [c.57]

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 первому 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.74]

Первый закон термодинамики — принцип сохранения и превращения энергии в применении к процессам, сопровождающимся выделением или поглощением теплоты, а также совершением или затратой работы и изменением внутренней энергии системы. [c.52]

Последнее уравнение есть математическое выражение первого закона термодинамики. Под внутренней энергией понимают полный запас энергии единицы массы тела (обычно 1 моль), заключенной в нем в виде энергии молекулярно-кинетического движения атомов или молекул, энергии движения электронов, колебания и вращения ядер атомов в молекулах, а также в виде внутриядерной энергии. [c.80]

Таким образом, каждому состоянию соответствует определенная внутренняя энергия независимо от того, каким путем это состояние достигнуто. Иными словами, внутренняя энергия является однозначной непрерывной и конечной функцией состояния системы. Эго также одна из форм лировок первого закона термодинамики. [c.50]

Выясним смысл и границы применения понятия химический потенциал , который в настоящее время широко используется для характеристики различного рода изменений в системах, а также равновесия. Внутренняя энергия системы, например растворов, изменяется при поглощении или выделении теплоты, при совершении работы и при изменении масс компонентов. Поэтому выражение (2) первого закона термодинамики следует расширить [c.60]

Когда мы говорим о ядерных превращениях, то наряду с изменениями индивидуальности атомов мы должны иметь в виду также и другие изменения. Вместо того чтобы представлять себе материю и энергию как нечто, принципиально отличающееся друг от друга, мы должны вспомнить первый закон термодинамики в его современном виде, который утверждает, что в природе не только имеет место сохранение материи и энергии, но возможно также их взаимное превращение. Количественное [c.458]

Первый закон термодинамики можно выразить в достаточно общем виде, если рассматривать энергию данной фазы X] как функцию давления Р, объема У, температуры Г, электрического заряда е и числа молей 1, щ,. . ., Ис каждого из с компонентов, находящихся в этой фазе. Все другие переменные, как, например, величина поверхности, сила тяжести, внешние поля и т. д., считаются в ходе нижеследующего изложения постоянными. В дальнейшем будет специально разобрано термодинамическое уравнение, в которое входит в качестве переменной также величина поверхности раздела. Энергия фазы выражается через перечисленные переменные следующим образом [c.19]

О и Л = р и, следовательно, также и = 0. Отсюда вытекает и, другая формулировка первого закона термодинамики внутренняз энергия изолированной системы постоянна, [c.17]

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]

На этом примере можно убедиться, что для получения от электрохимического элемента даже столь небольшого напряжения, как 1 В, в нем должна протекать реакция с большим изменением свободной энергии. Поскольку свободные энергии реакций обладают свойством аддитивности (вытекаюшим из первого закона термодинамики), нет ничего удивительного в том, что э.д.с. электрохимических элементов также аддитивны, как уже указывалось в разд. 19-2. [c.174]

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]

Создание нового производства или процесса получения нового вещества прежде всего требует выяснения возможности протекания химических реакций, которые при этом предполагается осуществлять. Первый закон термодинамики оказывается недостаточным для решения подобных задач, В пределах этого закона возможно составление энергетических балансов тепловых процессов, но не рассмотрение вопроса о направлении, в котором они могут проходить, В некоторых случаях первый закон термодинамики позволяет предвидеть возможность тех или иных процессов. Например, температура изолированного тела не может сама собой увеличиваться. Невозможен вечный двигатель, т. е. машина, производящая работу без затраты энергии (вечный двигатель первого рода), что также является примером процессов, запрещаемых первым законом. Однако в природе есть такие процессы, которые, хотя и не противоречат первому закону, все же в действительности не осуществляются, Так, тело не может приобрести поступательного движения за счет убыли своей внутренней энергии (охлаждения), хотя при этом соблюдался бы энергетический баланс, Не было бы противоречия с первым законом и в том случае, если бы тепло самопроизвольно переходило от холодного тела к горячему. Однако факты показывают, что все действительно происходящие в природе процессы отличаются определенной направленностью. Они совершаются сами собой только в одном направлении, хотя первый закон не запрещает их протекания в обратном направлении. Например, в нагретом с одного конца металлическом стержне происходит выравнивание температуры и установление теплового равновесия. Чтобы понять общность этого закона, достаточно вспомнить о таких процессах, как взрывы, взаимная диффузия двух газов или жидкостей с образованием раствора. После окончания таких процессов изолированная система уже не может сама собой вернуться в какое-либо из своих предыдущих состояний. Образовавшийся раствор не может сам разделиться на составляющие его компоненты, а продукты взрыва не могут сами вновь образовать исходные вещества. Можно сделать общий вывод в -иптемах, предоставленных самим себе, все процессы текут односторонне, т, е, в одном направлении, и достигают [c.36]

Теплопроводность, внутреннее троние и химические реакции в потоке вызывают необратимые процессы, связанные с рассеянием, т. е. переходом в тепло (диссипацией) энергии. При составлении уравнения переноса энергии мы исходим из закона сохранения энергии (для тепловых явлений — первого закона термодинамики), а также из второго закона термодинамики. На основе этих двух законов и составлено уравнение (5. 16) гл. V. В нем не учитывается диссипация энергии внутреннего трения. [c.513]

Однако имеется ряд условий, число которых ограничивает число произвольно устанавливаемых переменных. Например, для каждого компонента должен быть соблюден материальный баланс. Далее, первый закон термодинамики требует, чтобы соблюдался также баланс энергии. У потоков фаз, рассматриваемых здесь, кинетическая и потенциальная энергия, а также соверщаемая ими работа невелики, поэтому последний баланс упрощается и сводится к балансу энтальпии или тепла. При других обстоятельствах могут возникать иные ограничительные условия, например идентичность двух потоков. В любом случае число независимых переменных Л/г, которые можно выбрать произвольно, равно разности — Ыс. Часто многие из них будут выявляться при анализе конкретных процессов. [c.309]

Свободная поверхностная или межфазная энергия связана с уже известными нам термодинамическимп функциями состояния, следующими из первого закона термодинамики. Нахождение числовых значений а и у можно провести с учетом координационных соотношений в кристалле, в расплаве и в паре, включая также число связей, которые должны быть разорваны при увеличении поверхности. Для этого рассматривают кристалл в равновесии с его расплавом и паром. Таким образом, учитываются две поверхностные энергии и две межфазные энергии Окр/пар(кристалл-пар), <Тж/пар(расплав—пар) [c.254]

СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ЗАКОН — один из наиболее общих законов природы, утверждающий, что ири любых взаимодействиях, имеющих место в изолированной системе, энергия этой системы остается постояниой и возможны лишь переходы из одного вида энергии в другой. В различных областях физич. или химич. явлений С. э. з. выражается в снецифич. для давшого круга явлений форме. В термодинамике С. э. з. формулируется след, образом количество теплоты Q, сообщаемое системе, равно сумме прироста ее внутренней энергии Ш и работы А, совершенной системой Q = - -А (см. Первый закон термодинамики). С. э. 3. был открыт в 40-х гг. 19 в. Р. Майером, Дж. Джоулем и Г. Гельмгольцем. С. э. з. одинаково справедлив как для макромира, так и для микромира. В атом последнем случае в балансе энергии необходимо учитывать также энергию Е частиц, связанную с их массой покоя т соотношением Е = тс , где с — скорость света Б вакууме. Таким образом, С. э. з. включает в себя в качестве частного случая и закон сохранения массы. [c.493]

Найденная связь между изменением энтропии и теплотой в изотер1 1ических процессах дает также возможность установить соотношение между запасом всей энергии тела и свободной энергией. Из первого закона термодинамики для процессов при постоянном давлении следует, что [c.62]

Первый закон термодинамики, утверждающий неуничтожаемость энергии и устанавливающий эквивалентность различных форм энергии, а также соотношение, связывающее изменение внутренней энергии системы с количествами поступившей теплоты и произведенной работы, не показывает, в каком направлении и до какого предела будет протекать тот или иной процесс, связанный с превращением энергии. Так, например, при соприкосновении двух тел с различной температурой, исходя из первого закона, можно допустить возможность перехода теплоты в любом направлении, в частности от тела менее нагретого к телу более нагретому, лишь бы общее количество теплоты осталось постоянным. Второй же закон устанавливает, какой процесс может протекать и в каком направлении в данной системе при рассматриваемых условиях температуры, давлении и концентрации без сообщения энергии извне (т. е. самопроизвольно), [c.83]

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]

Химическая термодинамика базируется на двух основных законах, называемых также перввш и вторым началами термодинамики. Первый закон термодинамики обычно известен как закон сохранения энергии. Первый закон термодинамики не может быть выведен математически, его содержание вытекает из обобщения многолетнего опыта человечества. Первые идеи о законе сохранения материи и ее движения были высказаны в 1748 г. Ломоносовым. Уже тогда он считал, что причиной теплоты является движение молекул вещества. Идеи Ломоносова получили подтверждение в работах Майера, Гельмгольца и Джоуля, которые установили, что теплота и работа являются энергетически эквивалентными эффектами, свидетельствующими об изменении внутренней энергии системы. [c.118]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология