החוק הראשון של התרמודינמיקה - היא ההתחלה של כל הדברים

נושא המחקר של התרמודינמיקה הוא אנרגיה על כל צורותיה, והכי חשוב, מעברים אנרגיה מצורה אחת לאחרת. זה כל כך קורה כי מונח מקורו בימים הראשונים של מחקר בתחום מחקר אנרגיה, וכן, באותה עת רשימה שונה סוגים של אנרגיה הייתה עדיין קטנה - מכאנית ותרמיות. לפיכך, בשם "התרמודינאמיקה" הכי לשקף במדויק את המהות של האובייקט - התנועה (העברה), ואת ההמרה החומה לתוך העבודה המכאנית ולהפך. בהדרגה את המושגים של ואפיון תהליכים תרמיים: חום של היתוך, קיבולת חום, ולבסוף, יחידת כמות החום - קלוריות (1772 M.Vilke). זה ייקח זמן יגובשו החוק הראשון של התרמודינמיקה, אבל כל מהלך היה תוצאה של עבודה קשה של חוקרים רבים.

כדי ללמוד את חוקי התרמודינמיקה כמה מוסכמות אימצה, המאפשר המחקר מדגישות את האובייקט ולציין את המאפיינים שלו כדי להיחקר. מושאי המחקר מיוצגים על ידי מערכות סגורות של מספר גדול של חלקיקים. אם המערכת יכולה לקבוע את הגבולות של נפח מסוים, זה נקרא הגוף. פה ושם היה משתתף מרכזי פעולת תרמודינמי: המערכת של חלקיקים הכלולים נפח מסוים - הגז אידיאלי. בתהליך של מערכת תרמודינמית טרנספורמציה האנרגיה משתנה המדינה שלה, ושינויים אלה מתוארים על ידי קבוצה של מושגים - פרמטרי התהליך. אם הפרמטרים לקחת את הטמפרטורה T, נפח V והלחץ P, זה מספיק כדי לתאר אותם בכל תהליך תרמודינמי. כל המערכות נחשבות רק עבור מדינות שיווי משקל. הקמת שיווי המשקל, למשל, חום, - תהליך העברת חום - משהו מתקרר מחמם משהו. במקרה זה, מספר "שילם - קיבל", כפי שהחוק הראשון של התרמודינמיקה, יהיה זהה. וכאן טמונה הבעיה העיקרית היא כי במשך מאות שנים, מדענים להחליט: המשתתפים חיפוש של מטבוליזם האנרגיה ולקבוע את תפקידם בתהליך.

הבסיס של התיאוריה של מנגנון התרמודינמיקה הם 3 לחוק. ההנחה היא כי הגוף יכול לספוג אנרגיה, הגדלה שלה פנימי (לדוגמא, חימום) ו / או בשל האנרגיה הפנימית שלה לעשות עבודה כדי להתגבר כוחות חיצוניים (לדוגמא, דוחפת את הבוכנה). לפיכך, החוק הראשון של התרמודינמיקה הוא טיפל כדלקמן: שינוי האנרגיה הפנימית U של הגוף הוא סכום של האנרגיה הנקלטת Q האנרגיה שלהם וכוחות חיצוניים א מתמטית, זה בא לידי ביטוי דרך שינויים זעיר כדלקמן:

du = DQ + DA (1)

למעשה, הוא חוק שימור האנרגיה, נוכל לומר, החוק של חיים.

מאפייני תהליך תרמודינמי נחשב בדרך כלל במודל, שבו המדיום עובד לוקח את הגז המושלם שיכול להיות מחומם ו / או לבצע עליו הכוחות החיצוניים מכני העבודה (דחיסה - רחב) באמצעות הבוכנה, ואחד הפרמטרים - לחץ P, נפח V וטמפרטורת T - הוא קבוע. החלת החוק הראשון של התרמודינמיקה כדי izoprotsessam לקבוע מקלטי מקורות אנרגיה עבור תנאים מסוימים.

תהליך Isochoric כלומר V = const. בשל העובדה כי העבודה המכנית אינה זמינה, משום נפח אינו משנה ידי חימום רק יכול להגדיל את האנרגיה הפנימית, ולאחר מכן: דה = PDV = 0, ולכן du = DQ וזה יכול לקבוע מהקשר:

DQ = (m / M) * קורות חיים * DT (2)

לכן, תהליך isochoric בשל עליית הטמפרטורה.

תהליך Isobaric כרוך p = const, ואת המצב הזה הוא מרוצה אם זורם עובר כאשר מחומם מבצע עבודות מכאניות, למשל, תנועת הבוכנה. אם תפעיל ליישם ביטוי לאנרגיה חום, ואת המשוואה של מנדלייב-Clapeyron, אפשר להשיג ביטוי בקלות לחישוב מכני הפעולה של גז :

A = (m / M) * * R (T2 - T1) (3)

R - גז קבוע, ואמצעי עבודה להגדיל את נפח גז בסכום של חפרפרת אחת, אם השינוי בטמפרטורה לכל תואר קלווין. מסקנה: תחת גז תהליך isobaric לחדש חימום אנרגיה (2) ו צורכת חלק מהאנרגיה הפנימית המוגבר על ידי הרחבה (3).

תהליך שבו T = const, בתרמודינמיקה שנקרא בידוד תרמי. מהותו היא כי על ידי חימום של האנרגיה הפנימית נצרכה באופן מלא בעבודת preodoleniiyu כוחות חיצוניים. החוק הראשון של תרמודינאמיקה עבור izoprotsessov עולה כי כדי לשמור על טמפרטורת גוף קבועה של האנרגיה הפנימית שלה מפצה על העלות של ביצוע עבודות מכאניות, ותלוי שינויים בלחץ. חשב את עלות האנרגיה יכולה להיות מן הביטוי:

Q = A = (m / M) * * R * T (ln (P1 / P2)).