ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Водяной пар из "Технический справочник железнодорожника Том 1 " Первое начало. Основные законы термодинамики принято называть началами. В классической термодинамике рассматриваются только два начала. Первое начало-частное выраи.ение принципа превращения и сохранения энергии, развившееся как результат установления эквивалентности теплоты и работы. В своих капитальных работах об атомно-молекулярном учении (1745— 1748 гг.), вылившихся по существу в механическую теорию теплоты, М. В.Ломоносов даёт закон, являющийся начальным этапом становления первого начала. Теоретические и экспериментальные работы Р. Майера (1842), Джоуля (1842—1850), Гельмгольца (1847), являясь последующими этапами развития первого начала, приводят к широкому признанию его в 1850— 1860 гг. [c.527] Новым и ценным является, следовательно, превращение форм движения, так как утверждение количественного постоянства движения высказано уже Декартом. [c.527] Часто встречающаяся формулировка первого начала невозможно осуществить перпетуум мобиле (дословно вечно движущее ся ) есть утверждение невозможности осуществления машины, увеличивающей количество энергии в изолированной системе. Формулировка, не вскрывающая глубокого значения первого начала, возникла исторически в связи с попытками создания вечного двигателя , т. е. двигателя, который производил бы работу из ничего. [c.527] Аналитическое выражение первого начала, служащее для решения конкретных технических задач, даётся так называемым основным уравнением теплоты. [c.527] Работу принимают положительной, если она совершается систелюй, т. е.. система отдаёт работу наоборот, если работа совершается над системой, т. е. воспринимается системой, — работа отрицательна. [c.528] Работа процесса 1 — а — 2 (фиг. 7) есть площадь т1а2пт, работа процесса 7—Ь—2— площадь т1Ь2пт вторая значительно меньше, хотя у обоих процессов исходное и конечное состояния одинаковы. [c.528] Практически этим охватываются процессы расширгния и сжатия, протекающие внутри замкнутой оболочки, допускающей изменение объёма, распространяясь на газы и пары, в известных пределах—на капельные жидкости, а на твёрдые тела лишь при всестороннем равномерном сжатии или растяжении их. [c.528] Уравнения отнесены 1с стационарному потоку жидкостей, когда через любое сечение канала в равные отрезки времени проходят одинаковые массы О и У — весовой и объёмный расходы за единицу времени. [c.528] Широкие обобщения второго начала, строящиеся на формальной экстраполяции его, отрицаемые категорически материалистической философией, ограничиваются уже статистической физикой (Больцман, Смолу-ховский). Классическая аксиоматика второго начала не раз критически пересматривалась (Каратеодори, Т. Эренфест — Афанасьева, Н. Н. Шиллер). [c.529] Вместе с тем имеются утверждения о том, что понимание термодинамики как науки, построенной на двух равно-фундаментальных принципах, ошибочно. [c.529] Существуют мнения [3] о возможности разграничения второго начала на два принципа принцип существования энтропии (функции, введённой Клаузиусом и принцип возрастания её, причём принцип существования энтропии признаётся следствием первого начала и имеет столь же широкое распространение наоборот, принцип возрастания энтропии рассматривается как статистический, и применение его ограничивается обоснованиями, принятыми при становлении принципа. Классические обоснования второго начала, как обобщающего оба приведённые принципа, признаются в этом случае идущими дальше, чем это допустимо в строгом соответствии с исходными предпосылками. [c.529] Карно создал представление об идеальной машине, выполняющей некоторый кру говой процесс (см. ниже, стр. 539), кото рый принято называть циклом Карно В отношении идеальной машины доказы вается, что 1) коэфициент полезного дей ствия цикла Карно не зависит от природы рабочего тела 2) при данных температурах двух тепловых источников не существует цикла тепловой машины более выгодного, чем цикл Карно, с теми же температурами теплоотдатчика и теплоприёмника. [c.529] Помимо этого второе начало получило ряд других формулировок постулат Клаузиуса— теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более тёплому принцип Планка—невозможно построить периодически действующую машину, всё действие которой сводилось бы к поднятию некоторого груза и соответствующему охлаждению теплового резервуара принцип Каратеодори—сколь угодно близко произвольно выбранному данному состоянию системы имеются такие её состояния, из которых система не может быть переведена в данное состояние адиабатным процессом невозможность перпетуум мобиле второго рода, что понимается как невозможность машины, способной превращать в работу всю теплоту, полученную ею от теплового источника и др. [c.529] При аналитической обработке второго начала Р. Клаузиусом (185 ) введена функция состояния системы—энтропия S. [c.529] Функции состояния системы, позволяющие при определённом выборе независимых переменных через свои производные (разных порядков) наиболее просто и в явном виде выражать термодинамические свойства системы, называются характеристическими. [c.530] Уравнение первого начала ад—аи+Араи и второго ад —таз исключением йд дают зависимость Тйз аи + Арйо, содержащую пять переменных величин р, у, Т, и, 8. Принимая две из них за независимые переменные, необходимо иметь для определения остальных трёх величин три уравнения, тогда как в распоряжении имеются лишь два уравнение Тав=аи + Арёи и уравнение состояния / (р,и, Т)=0. Недостающее условие и даётся характеристической функцией если последняя известна, то через её частные производные выражаются термодинамические свойства системы. [c.530] АГ(и — у ) где скрытая теплота перехода одной фазы в другую (плавления, парообразования, сублимации) V и и —удельные объёмы фаз (см. Водяной пар , стр. 546). [c.531] Значения приведены в табл. 30. [c.531] Вернуться к основной статье