|
Первое начало термодинамики — один из двух основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем, в к-рых существ, значение имеют тепловые процессы (поглощение или выделение тепла) [4].
Он формулируется следующим образом: При переходе системы из состояния A в состояние B сумма работы и теплоты, полученных системой от окружающей среды, определяется только состояниями A и B; эта сумма не зависит от того, каким способом осуществляется переход из A в B. Это означает, что существует такая величина E, характеризующая внутреннее состояние системы, что разность ее значений в состояниях A и B определяется соотношением EBEA=QL, (1) где (L) работа, совершенная средой над системой, а Q количество тепла, полученное системой от окружающей среды (количество энергии, передаваемое системе термическим образом, т.е. в форме, отличной от работы). Величина E называется внутренней энергией системы.
Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система (напр., пар в тепловой машине) может совершать работу только за счет своей внутренней энергии или какого-либо внешнего источника энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из некоторого источника.
Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX века в результате работ немецкого учёного Ю.Р. Майера, английского физика Дж.П. Джоуля и немецкого физика Г. Гельмгольца. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.
Первое начало термодинамики вводит представление о внутренней энергии системы как функции состояния. При сообщении системе некоторого кол-ва теплоты Q происходит изменение внутренней энергии системы DU и система совершает работу А:
DU = Q + А.
Существует несколько эквивалентных формулировок первого начала термодинамики.
- Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил
- Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход
Первое начало термодинамики позволяет рассчитать максимальную работу, получаемую при изотермическом расширении идеального газа, изотермическом испарении жидкости при постоянном давлении, устанавливать законы адиабатического расширения газов и др. Первое начало термодинамики является основой термохимии, рассматривающей системы, в которых теплота поглощается или выделяется в результате хим. реакций, фазовых превращений или растворения (разбавления растворов).
|
