Первый принцип (закон) термодинамики

Третье издание учебника имеет следующее построение курса. Часть первая Основные законы термодинамики . Гл, 1 Введение гл, 2 Первое начало термодинамики гл. 3 Второе начало термодинамики (сущность второго начала термодинамики интегрирующий делитель для выражения элементарного количества тепла энтропия аналитическое выражение второго начала термодинамики полезная внешняя работа термодинамические потенциалы и характеристические функции тепловая теорема Нернста дифференциальные уравнения термодинамики в частных производных статистическое толкование второго начала термодинамики) гл. 4 Термодинамическое равновесие гл. 5 Термодинамические процессы гл. 6 Газы и их смеси гл. 7 Насыщенные влажные и перегретые пары гл. 8 Течение газов и паров гл. 9 Общий термодинамический метод анализа циклов тепловых двигателей . Часть вторая Рабочие циклы тепловых двигателей . Гл. 10 Сжатие газов и паров гл. 11 Циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания гл. 12 Циклы газотурбинных установок и реактивных двигателей гл. 13 Циклы паросиловых установок гл. 14 Циклы холодильных машин гл. 15 Термодинамические принципы получения теплоты гл. 16 Термодинамика химических реакций . [c.349]

Принцип сохранения энергии, т. е. первый закон термодинамики, можно записать следующим образом. Пусть V — внутренняя энергия, приходящаяся на единицу массы, а gz — потенциальная энергия на единицу массы g z = — g). Тогда имеем [c.50]

В разд. 1-1 было показано, что первый закон термодинамики (т. е. уравнение баланса энергии) является одним из основных уравнений, необходимых для того, чтобы иметь возможность решить — по крайней мере в принципе — любую проблему механики жидкости. Оно рассматривается наряду с уравнениями баланса массы и импульса. Одновременно с этим необходимо совместно рассматривать три уравнения состояния одно — для полного напряжения (которое можно разложить на давление и девиаторную часть напряжения), другое — для теплового потока (которое не обязательно выражается в виде простой формы закона Фурье) и третье — для внутренней энергии (см. табл. 1-2). [c.149]

Первым и вторым законами термодинамики устанавливается существование двух функций состояния — энергии и энтропии. Оба закона формулируют полностью только для закрытых систем, но понятия энергии и энтропии используются более широко, в любых термодинамических системах. Ни энергию, ни энтропию нельзя измерить непосредственно, это вспомогательные физические величины. Нахождение их не является конечной целью термодинамического анализа, однако они позволяют реализовать в принципе уже сформулированные на основе постулатов термодинамики возможности количественного расчета других интересующих свойств равновесных систем. [c.41]

Различные формулировки третьего закона термодинамики остаются неизменными при отрицательных абсолютных температурах, если под абсолютным нулем температуры понимать О К, как положительной, так и отрицательной температуры. Температуры + 0К и —О К соответствуют совершенно различным физическим состояниям. Для первого система находится в состоянии с наименьшей возможной энергией, а для второго — с наивысшей. Система не может стать холоднее, чем +0К, так как она не может больше отдать энергию. Она не может стать горячее, чем —О К, так как она не может больше поглотить энергию. Принцип недостижимости абсолютного нуля формулируется следующим образом невозможно с помощью любой, как угодно идеализированной процедуры за конечное число операций охладить любую систему + О К или нагреть любую систему до —О К- [c.121]

Первую часть иногда называют вторым законом термодинамики для обратимых процессов или принципом существования энтропии. [c.56]

Уравнение первого закона термодинамики выражает принцип сохранения и превращения энергии применительно к термодинамической системе. Теплота и работа [c.16]

Основу термодинамики составляют два фундаментальных закона, которые обобщают закономерности существующих в природе явлений. Первый закон термодинамики устанавливает количественное соотношение в процессах взаимного преобразования энергии и представляет собой приложение всеобщего закона сохранения и превращения энергии к тепловым процессам. Второй закон термодинамики характеризует направление естественных (необратимых) процессов и определяет качественное отличие теплоты от других форм передачи энергии. Этот закон связан с принципом существования энтропии. [c.7]

Записанный в таком виде общий принцип сохранения энергии в термодинамическом процессе называется математическим выражением первого закона термодинамики, которому можно дать следующую формулировку в термодинамическом процессе подведенная теплота в обш,ем случае расходуется на изменение его энергии и совершение внешней работы. [c.24]

Подобно первому и второму законам, третий закон термодинамики имеет несколько различных по форме, но равноправных по существу формулировок, в каждой из которых подчеркивается то или иное следствие общего принципа. Одна из современных формулировок третьего закона термодинамики утверждает, что в любом равновесном изотерм-ном процессе в конденсированной системе при температуре стремящейся к абсолютному нулю, изменение энтропии стремится к нулю формулировка Нернста — Симона). [c.362]

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 12. ПРИНЦИП ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ [c.24]

Равенство (15.35) связано со вторым законом термодинамики, сущность которого состоит в двух утверждениях. Первое называется теоремой Карно (у каждой термодинамической системы с) ществуют два свойства —ее абсолютная температура Т и ее энтропия S, такие, что в любом бесконечно малом обратимом процессе изменение количества тепла выражается формулой lQ=TdS). Второе утверждение носит название принципа возрастания энтропии, который формируется так в изолированной системе энтропия всех тел, входящих в нее, остается постоянной в течение обратимого процесса, увеличивается при необратимом (реальном) процессе и никогда не может уменьшиться AS 5 0. [c.460]

Термин первое начало (основной закон) термодинамики как принцип эквивалентности теплоты и работы ввел Р. Клаузиус в 1850 г. [c.85]

Попытки обосновать ррт-2, ссылаясь на неполноценность второго закона из-за его статистической природы, абсолютно безнадежны. Пользуясь понятием энтропии, мы можем четко определить, какие процессы в принципе допускаются вторым законом термодинамики и какие он не разрешает. Очевидно, что к первым относятся все те, где энтропия S неизменна или возрастает, а ко вторым —те, где она уменьшается. [c.140]

Принцип построения термодинамики прост. В основу термодинамики положены два основных закона (или, как иногда говорят, начала), установленных опытным путем. Первый закон термодинамики характеризует количественную сторону процессов превращения энергии, а второй закон устанавливает качественную сторону (направленность) процессов, происходящих в физических системах . Используя только эти два закона, методом строгой дедукции можно получить все основные выводы термодинамики. [c.5]

В данной работе задача о соотношениях между изменениями переменных состояния рабочего тела и внешними воздействиями решается только на основе закона равновесности рабочего тела. Как первый закон классической термодинамики, так и основной закон термодинамики тела переменной массы включают в себя так называемый принцип эквивалентности качественно различных воздействий. Непосредственно из указанных законов можно установить, что различные воздействия неразличимы в отношении их влияния на изменение запаса энергии тела, через посредство которого совершается полезная работа. Но оценка различных воздействий изменяется, если необходимо определить характер изменения состояния рабочего тела, т. е. определить закономерность процесса. В этом случае легко установить, что изменение состояния рабочего тела определяется не только количеством, но также и качеством внешнего воздействия. [c.51]

Оказывается, что при построении общих основ механики сплошной среды необходимо связать ее с рядом разделов физики и химии. Необходимость эта вызвана по крайней мере двумя обстоятельствами. Во-первых, по общим соображениям требуется привлечь фундаментальные принципы (требования инвариантности, законы термодинамики). Во-вторых, возникает ряд задач и даже целых разделов науки, в которых механическое движение существенным образом связано с физико-химическими процессами. В 50—60-х годах проводится большая работа в указанном направлении. Механика сплошных сред строится как самостоятельная дисциплина, связанная с термодинамикой необратимых процессов, электродинамикой сплошных сред, химической кинетикой, теорией массо-теплопередачи и другими дисциплинами. Основные исследования в этом направлении проводились в Советском Союзе и США. [c.278]

Принимая соответствующие допущения о гладкости и используя принцип виртуальной мощности или непосредственно уравнений баланса для массы, количества движения и момента количества движения, получим следующую частную формулировку первого закона термодинамики [c.99]

В 1842 году, т. е. лишь 18 лет спустя, Майер открыл эквивалентность теплоты и механической работы и первый сформулировал принцип сохранения энергии (первый закон термодинамики). [c.5]

Первый закон термодинамики представляет собой формулировку принципа сохранения энергии для термодинамических систем. Таким образом, моншо сказать, что изменение энергии системы во время процесса равно количеству энергии, которое система получает от среды. [c.17]

Глава II ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 7. ПРИНЦИП ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ ТЕПЛА И РАБОТЫ [c.23]

Обобщения принципа эквивалентности приводят к первому закону термодинамики (закону сохранения энергии). Он гласит, что в изолированной системе сумма всех видов энергии постоянна при этом различные формы энергии могут переходить друг в друга. Закон сохранения энергии охватывает все формы энергии, которые могут обнаруживаться в данной системе. Сумма различных видов энергии, которой обладает система, называется, по определению Клаузиуса, внутренней энергией и. Таким образом, внутренняя энергия вещества складывается из суммы различных энергий, например кинетической энергии его атомов или молекул, потенциальной энергии, а также энергии электрических и магнитных полей и т. д. При использовании понятия внутренней энергии первый закон термодинамики можно сформулировать следующим образом. [c.48]

Система термодинамики, разработанная Клаузиусом, долгое время считалась классической. Характерной особенностью этой системы является то, что она опирается на два основных начала первое начало — закон сохранения и превращения энергии (применительно к тепловым и механическим явлениям) и второе начало — закон возрастания энтропии, который по своему существу является принципом односторонности в развитии природы. Это построение термодинамики сохранилось и по настоящее время. [c.15]

Поскольку количественное преобразование тепла в работу и обратно,— работы в теплоту точно можно установить из опыта, то в основу первого закона термодинамики следует положить принцип эквивалентности, согласно которому превращение теплоты Q в механическую работу L не зависит от характера процесса превращения, а между количеством теплоты и работой имеется пропорциональная зависимость [c.53]

Третья причина состоит в том, что предложенные в первой половине текущего века и зачастую используемые сейчас методы анализа не делают никакой разницы между качеством тепла, отбираемого для потребителя перед турбиной, и качеством тепла, отдаваемого потребителю из отборов паровой турбины. Вместе с тем второй принцип термодинамики как раз и учитывает потенциал тепла при любых тепловых процессах как тех, в которых совершается переход тепла в работу, так и тех, где такого перехода нет. Этой стороне второго закона термодинамики будет уделено значительное внимание в настоящей книге. [c.8]

Ауэрбах назвал энергию царицей мира. Для нее существует всеобщий, абсолютный закон сохранения и преобразования, которому некоторыми физиками отводится второстепенное значение. Так, например, Р. Эмден пишет В гигантской фабрике естественных процессов принцип энтропии занимает место директора, который предписывает вид и течение всех сделок. Закон сохранения энергии играет лишь роль бухгалтера,. который приводит в равновесие дебет и кредит . Хотя и нельзя согласиться с таким подчинением первого закона термодинамики второму ее закону, роль последнего в фабрике естественных процессов очень велика. [c.17]

Работа А, совершаемая системой, равна площади фигуры АВС и положительна. Из первого закона термодинамики следует, что Q = А, поэтому величина Q также положительна. Это означает, что тепло, которое берется от теплового резервуара, полностью преобразуется в работу. Такой результат противоречит принципу Томсона. Следовательно,, адиабаты не могут пересекаться. [c.108]

Если допустить, что принцип Каратеодори неверен, то такой переход будет возможен. Первый закон термодинамики утверждает, что [c.125]

Если говорить об истории вопроса, то эта теорема была выведена из целого ряда экспериментальных фактов и поэтому представляет собой, как и другие законы термодинамики, эмпирически установленный принцип. Вместе с нулевым, первым и вторым законами он образует систему основных аксиом, на которых покоится логическая схема термодинамики. [c.150]

В 1 учебника говорится о законе эквивалентности в 2 дается приложение уравнения живых сил к обоснованию уравнения первого принципа термодинамики. Основы этого метода были изложены также в учебнике Радцига. В этом параграфе говорится также о внутренней энергии тела, ее основных свойствах и показывается, что йи представляет собой полный дифференциал. [c.114]

Первый принцип (закон) термодинамики 26-31, 48. 83 Плотность 51 Подвижность 85, 87 Поляризация 48 Порядок — беспорядок 24 Последовательные (консекутив-ные) реакции 75, 92 Потенциал скоростей 111-114 [c.157]

Первый основной закон термодинамики не накладывает каких-либо ограничений на определяюш,ие уравнения. Это же относится и к третьему закону. Второй основной закон термодинамики исключает процессы с отрицательным притоком энтропии. Это условие сужает класс допустимых уравнений состояния, однако не до желаемой степени. Более обещаюш,им здесь является принцип Онзагера [22], поскольку он относится к необратимым процессам и доставляет определенную информацию о направлении таких процессов, более точную, нежели второй основной закон. В самом деле, как было показано Био [1], принципа Онзагера достаточно для исследования некоторых проблем линейной вязкоупругости и установления так называемой вязкоупругой аналогии. К сожалению, однако, применение принципа Онзагера ограничивается только линейными задачами и поэтому не может дать результатов в более интересных случаях нелинейных моделей сплошных сред (неньютоновы жидкости, нелинейные вязкоупругие тела, вязкопластичные и пластичные тела и др.). [c.9]

После крушения теории теплорода теплота окончательно рассматривается как энергия движения составляющих тело материальных частиц (атомов, молекул). Но между теплотой и механической энергией вскоре обнаружились принципиальные отличия. Например, при торможении автомобиля его тормозные колодки нагреваются, но обратный процесс абсолютно невозможен — сколько бы мы ни нагревали колодки, автомобиль все равно останется на месте. Закон сохранения и превращения энергии, раскрывая количественную сторону превращений энергии, ничего не говорит о принцигшальных качественных отличиях между ее различными формами. Можно указать на другие принципиальные особенности тепловых явлений. Одним из самых очевидных наблюдений является то, что при различных видах работы часть энергии выделяется в виде теплоты. В природе существует тенденция к необратимому превращению различных видов энергии в теплоту, поскольку обратное превращение тепла в работу, за исключением изотермических процессов, невозможно. Другой, не менее очевидной особенностью тепловых явлений является то, что нагретые тела всегда стремятся прийти в равновесие с окружающей средой. Но и в этих процессах передачи теплоты существует односторонность, которую Р. Клаузиус сформулировал в качестве тепловой аксиомы Теплота не может сама собой переходить от тела холодного к телу горячему . Значение этого положения оказалось настолько важным, что его стали рассматривать как одну из формулировок второго начала термодинамики. Л. Больцман писал Наряду с общим принципом (законом сохранения и превра]цения энергии. — О. С.) механическая теория тепла установила второй, малоутешительным образом ограничивающий первый, так называемый второй закон механической теории тепла. Это положение формулируется следующим образом работа может без всяких ограничений превращаться в теплоту обратное превращение тепла в работу или совсем невозможно, или возможно лишь отчасти. Если и в этой формулировке второй принцип является неприятным дополнением к первому, то благодаря своим последствиям он становится гораздо фатальнее . [c.79]

Выражения (3.25), (3.34), (4.57) и (4.58) носят название уравнений Максвелла. Вместе с уравнениями (3.21), (3.24), (3.30) II (3.33) они входят в состав дифференциальных уравнений термодинамики — математического аппарата исследований термодинамических свойств веществ. Дифференциальные уравнения термодинамики устанавливают связи между различными термическими (р, V, Т) и калорическими [и, к, з, Ср, Со и др.) свойствами веществ на основе первого и второго законов термодинамики. Благодаря таким связям можно не измерять некоторые свойства, а рассчитать их кроме того, можно проверить, нет ли противоречий между различными измеренными свойствами одного н того же вещества. В принципе можно составить весьма большое число дифференциальных уравнений термодинамики, формально используя математические связи между величинами. Для шести величин р, и, Т, и, к, з можно составить 120 производных типа (дх1ду)2, взяв любую четвертую ве- [c.127]

Математическое выражение второго закона термодинамики. Чтобы физические закономерности выразить в аналитической форме, нужно устансвить математические соотношения между физическими величинами, в частности между параметрами состояния и функциями процесса. Так, для первого закона термодинамики это удалось сделать благодаря введению понятия внутренней энергии в сочетании с характеристиками процесса — теплотой и работой. Здесь же, чтобы количественно выразить принцип необратимости, был введен параметр состояния, который Р. Клаузиус назвал энтропией. [c.37]

Второй класс, напротив, включает те машины-двигатели, которые вполне могуть работать, хотя на первый взгляд тоже представляют собой ррт-2. Это уже не настоящие ррш-2 их можно назвать /i eedo-ppm. Принцип их действия находится в полном согласии с законами термодинамики. Однако делаются попытки выдать их за настоящие ррт-2 и таким образом доказать возможность их создания. Но при тщательном рассмотрении всегда оказывается, что никакой инверсии энергии в них нет. [c.178]

Коэффициенты т], х, X носят собирательное наименование коэффициентов переноса. Расчет этих коэффициентов из первых принципов составляет одну из главных проблем неравновесной статистической мехашпси. Требование к знакам, налагаемое вторым законом термодинамики, является столь же важным и общим, как и аналогичные условия устойчивости равновесного состояния (Ср О, 5Ст [c.72]

Такие исследования Максвелл называл статистическими. Они принадлежат к отрасли механики, обязанной своим происхождением стремлению объяснить законы термодинамики, исходя из механических принципов, и основанной, главным образом, Клаузиусом, Максвеллом и Больцманом. Первые исследования в этой области были в действительности несколько уже, чем описано выше, ибо они применялись скорее к чаотп- [c.12]

Уравневия массо1юреноса. В основе явления массопереноса лежат два фундаментальных закона природы закон сохранения массы и закон сохранения и превращения энергии. Направленность процессов переноса определяется вторым законом термодинамики — принципом увеличения энтропии s. Наиболее общие уравнения массопереноса и тепло-переноса идентичны, поэтому ряд решений задач теплопроводности можно применить к решению задач массопереноса [48, 80]. Произведение скорости изменения энтропии dS/dt на Г равно сумме произведений плотностей потоков J,- на соответствующие термодинамические движущие силы X . Для массопереноса прямой термодинамической силой является диффузия под действием градиента концентрации вещества, поэтому при Т — onst масса т вещества, проходящего в стационарном режиме через площадь S в направлении х в единицу времени (первый закон Фика) [c.206]

Монография состоит и пяти глав. В первой главе изложены междисциплинарный подход к анализу эволюции систем при внешнем возмущении с использованием принципа Н.Н. Моисеева минимума диссипации энергии и принципа Гленсдорфа-Пригожина - минимума производства энтропии, контролирующего самоорганизацию диссипативных структур в точках бифуркаций. На основе этих принципов, законов обобщенной золотой пропорции и закона обратной связи, а также кинетической термодинамики Г,П. Гладышева, парадигмы В.Е. Панина о наличии генетического кода устойчивости атома, заложенного в его электронном спектре, предложен универсальный алгоритм развития систем живой и неживой природы. [c.8]

Для исследований и описаний процессов изменения состояния тел окружающей нас природы, сопровождающихся как количественным перераспределением различных форм материального Движения, так и качественными взаимопревращениями одной формы в другую, может служить основной принцип сохранения и превращения энергии. Частный случай последнего, ограниченный рассмотрением лищь тепловых явлений, устанавливает эквивалентность тепловой и механической энергии и известен под названием первого закона термодинамики. Однако для полного описания тепловых явлений первый закон недостаточен. [c.60]

Предыдущие главы курса были посвящены в основном исследованию незамкнутых процессов, т. е. процессов расширения и сжатия. Основой для исследования уравнений процессов и их особенностей служили уравнение первого закона термодинамики и уравнение состояния газа. При этом не рассматривались вопросы, связанные с возвращением рабочего тела после процесса расширения в первоначальное состояние. Между тем совершенно очевидно, что нельзя осуществить тепловую машину, в которой происходило бы лишь одно непрерывное расширение газа. Для этого необходимо было бы иметь, например, для поршневых двигателей бесконечно длинный цилиндр, в котором под действием подводимого тепла газ мог бы расширяться и совершать полезную работу. Работа всех тепловых машин основана на том принципе, что рабйчее тело, закончив процесс расширения (рабочий ход) и совершив при этом внешнюю работу, должно возвратиться в свое первоначальное состояние, чтобы снова повторить процесс расширения. При возвращении рабочего тела в первоначальное состояние (процесс сжатия) необходимо затратить внешнюю работу на осуществление этого процесса. Поскольку работа является функцией процесса, т. е. при одних и тех же начальных и конечных состояниях рабочего тела работа будет иметь различную величину в зависимости от процесса, протекающего с газом, то всегда можно выбрать процесс возвращения газа в первоначальное состояние таким, чтобы работа, затраченная внешней системой на осуществление этого процесса, была меньше, чем работа газа в процессе расширения. Разность между работой, отданной внешней системе газом при его расширении, и работой, затраченной внешней системой на сжатие газа, может быть использована внешним потребителем. [c.140]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...