ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Уравнение первого начала термодинамики из "Термодинамика и статистическая физика " Первое начало термодинамики является математическим выражением количественной стороны закона сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим системам. Оно быдо установлено в результате экспериментальных и теоретических исследований в области физики и химии, завершающим этапом которых явилось открытие эквивалентности теплоты и работы, т. е. обнаружение того, что превращение теплоты в работу и работы в теплоту осуществляется всегда в одном и том же строго постоянном количественном соотношении. [c.30] Уже в XVIII в. была обнаружена невозможность механического вечного двигателя (устройства, с помощью которого можно было бы периодически производить механическую работу без внешнего воздействия на него). [c.30] В 1748 г. М. В. Ломоносов в письме к Эйлеру, высказывая мысль о законе сохранения вещества и распространения его на движение материи, писал Тело, которое своим толчком возбуждает другое тело к движению, столько же теряет от своего движения, сколько сообщает другому . В 1755 г. Французская Академия наук раз и навсегда объявила, что не будет больше принимать каких-либо проектов вечного двигателя. В 1840 г. Г. Г. Гесс сформулировал закон о независимости теплового эффекта химических реакций от промежуточных реакций. В 1842—1850 гг. многие исследователи (Майер, Джоуль и др.) пришли к открытию принципа эквивалентности теплоты и работы. [c.30] Установление принципа эквивалентности было последним этапом в формировании количественной стороны закона сохранения и превращения энергии, вследствие чего дата установления этого принципа обычно отождествляется с датой открытия первого начала термодинамики. [c.30] Из приведенной исторической справки видно, что потребовался ряд десятилетий, чтобы наука могла найти путь от простого убеждения о невозможности вечного двигателя до современной формы закона сохранения и превращения энергии. [c.30] Первое начало термодинамики устанавливает внутренняя энергия системы является однозначной функцией ее состояния и изменяется только под влиянием внешних воздействий. [c.30] По первому началу изменение внутренней энергии dE при элементарном процессе перехода системы из одного состояния в бесконечно близкое есть полный дифференциал и, следовательно .. [c.31] Поскольку давление зависит не только от объема, но и от температуры, то при различных изменениях температуры на пути а или Ь при переходе из одного и того же начального состояния (Pi, V ) в одно и то же конечное (Рг, У2) работа получается разной. Отсюда видно, что при замкнутом процессе (цикле) 1а2Ы система совершает работу, не равную нулю. На этом основана работа всех тепловых двигателей. [c.32] Из первого начала термодинамики следует, что работа может совершаться или за счет изменения внутренней энергии, или за счет сообщения системе количества теплоты. В случае если процесс круговой, начальное и конечное состояния совпадают, 2— 1 = 0 и W =Q, т. е. работа при круговом процессе может совершаться только за счет получения системой теплоты от внешних тел. [c.32] По этой причине первое начало часто формулируют в виде положения о невозможности вечного двигателя первого рода, т. е. такого периодически действующего устройства, которое бы совершало работу, не заимствуя энергии извне. [c.32] Положение о вечном двигателе первого рода допускает обращение работу нельзя ни создать из ничего (без затраты энергии), ни превратить в ничто (без выделения энергии). [c.32] Уравнение первого начала в виде (2.1) или (2.2) справедливо как для равновесных, так и для неравновесных процессов. [c.32] Рассмотрим теперь некоторые следствия и приложения первого начала. [c.33] Вернуться к основной статье