ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Первый закон термодинамики из "Основы теплотехники и гидравлики " Закон сохранения энергии устанавливает, что энергия не создается, не уничтожается и что одна форма энергии может переходить в другую при этом превращение совершается таким образом, что определенное количество одной формы энергии переходит в равное количество другой формы энергии. Первый закон термодинамики устанавливает количественную зависимость между подводимой к системе теплотой, ее внутренней энергией и совершаемой системой работой. [c.28] Первый закон (начало) термодинамики формулируют так вся теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение внешней работы, т. е. [c.28] Здесь йи = Н2— 1 — изменение внутренней энергии системы. [c.28] Первый закон термодинамики, устанавливая количественную зависимость между видами энергии, не указывает условий, при которых протекают преобразования одного вида энергии в другой. [c.28] Кинетическую энергию микроскопических тепловых движений молекул и потенциальную энергию их взаимодействия называют внутренней энергией тела. [c.29] В любом состоянии рабочее тело, изолированное от внешней среды или находящееся во взаимодействии с ней, располагает определенным количеством внутренней энергии и. Полное изменение энергии тела AU в процессе— величина, зависящая только лишь от конечного и начального состояния рабочего тела. [c.29] Совершенную газом работу можно вычислить по общим правилам механики, а можно также определить графически, изобразив ее на ро-диаграмме. [c.29] Из формулы видно, что изменение объема газа сопровождается работой, равной произведению давления, под которым находится газ. на изменение его объема. [c.30] Теперь по конечным параметрам газа построим график на pF-диа-грамме, определяющий зависимость между его объемом в цилиндре и абсолютным давлением. Диаграмма дает возможность графически оценить работу расширения газа. [c.30] Опустив перпендикуляры из точек / и 2 начала и конца процесса, получим захмкнутый контур, образованный линией процесса 1-2, крайними ординатами 14 и 2 3 и отрезком оси абсцисс, равным Vz—Vi. Площадь диаграммы, расположенная в замкнутом контуре 1 2 3 4, на рУ-диаграмме определяет работу расширения газа. [c.30] В изобарном процессе эта площадь представляет собой прямоугольник, у которого одна сторона равна величине pi, а другая — отрезку Уг—Vi- Такую площадь легко вычислить умножением основания прямоугольника на его высоту, т. е. [c.30] Теперь определим работу, совершенную т кг газа при изотермическом расширении (рис. 3-3). Величина работы изотермического расширения, так же как и изобарного, определяется пл. 1234, ограниченной кривой процесса, осью абсцисс и крайними ординатами. Однако по закону Бойля—Мариотта изменение состояния газа при изотермическом расширении сопровождается падением давления газа в цилиндре. Поэтому определить работу газа, совершенную при изотермическом расширении, значительно трудней, чем при изобарном. [c.31] Разобьем весь процесс, изображенный на диаграмме кривой 1-2, на большое число бесконечно малых процессов и определим работу расширения газа одного такого элементарного процесса. В бесконечно малом изменении состояния газа изменение его параметров также бесконечно мало. Поэтому можно считать, что в пределах каждого элементарного процесса давление газа остается постоянным. [c.31] На pF-диаграмме элементарная работа dL изобразится в виде площади бесконечно узкого прямоугольника абвг (рис. 3-3), величина которого определится произведением его основания dV на высоту р. Очевидно, кривая всего процесса 1-2 представится в виде ступенчатой кривой, составленной из элементарных процессов. Можно себе представить, что при бесконечном увеличении числа элементарных участков ступенчатая кривая превратится в плавную кривую процесса. [c.31] Величину этой работы можно вычислить аналитически, а можно также определить измерением площади диаграммы планиметром. [c.32] Возвращаясь к формулировке первого закона термодинамики, не следует говорить о количестве теплоты, содержащейся в теле, а можно говорить лишь о том, сколько тело отдаст или получит теплоты в том или ином процессе. В отличие от внутренней энергии работа и количество теплоты зависят не только от начального и конечного состояний газа, но и от пути, по которому происходило изменение его состояния. [c.32] Количество теплоты, полученное телом, принято считать положительным, а отданное телом — отрицательным. [c.32] Вернуться к основной статье