Работа в термодинамике

Работа в термодинамике, так же как и в механике, определяется произведением действующей на рабочее тело силы на путь ее действия. [c.12]

Полный дифференциал любой функции состояния согласно выводам 2 должен содержать хотя бы один частный дифференциал внутренней переменной, например температуры. Выражение (5.7) не удовлетворяет этому требованию, следовательно, оно не является полным. дифференциалом (нарушено условие (4.8)), что означает зависимость работы в термодинамике от способа изменения переменных в процессе ее совершения, т. е. работа — функция процесса, а не состояния. Это же следует и непосредственно из определения (5.2). Действительно, термическое уравнение состояния, например (2.1), указывает на зависимость X,- не только от у/, но и от Т. Поэтому при разных температурах под интегралом в (5.2) стоят по существу разные функции Х(у), т. е. работа W — функционал. (Этим. объясняется знак вариации б, используемый часто для обозначения бесконечно малых и Q.) [c.44]

Воспользуемся принципом виртуальных перемещений, согласно которому механическая система находится в равновесии, если для бесконечно малого виртуального (возможного) изменения ее состояния требуется равная нулю или положительная работа (знак работы в механике принят обратным знаку работы в термодинамике). [c.105]

Работа в термодинамике. Теплота [c.63]

А, и работа (L — механическая работа в термодинамике) [c.8]

Механическое и тепловое взаимодействия термодинамической системы осуществляются через контрольные поверхности. При механическом взаимодействии самой системой или над системой совершается работа. (В общем случае на систему могут действовать также электрические, магнитные и другие силы, под воздействием которых система будет совершать работу. Эти виды работ также могут быть учтены в рамках термодинамики, но нами в дальнейшем рассматриваться не будут). В нашем примере механическая работа производится при перемещении поршня и сопровождается изменением объема. Тепловое взаимодействие заключается в переходе теплоты между отдельными телами системы и между системой и окружающей средой. В рассматриваемом примере теплота может подводиться к газу через стенки цилиндра. [c.7]

Второй закон термодинамики, как и первый, основан на надежных экспериментальных данных, полученных в результате следующих наблюдений теплота самопроизвольно переходит из области высоких температур в область низких температур, газы самопроизвольно перетекают из области высокого давления в область низкого давления, два различных газа самопроизвольно смешиваются и теплота не может быть количественно превращена в работу в периодически действующей тепловой машине. Объяснение этих наблюдений основано на молекулярной структуре вещества. Однако экспериментальные наблюдения отражают поведение не отдельных молекул, а статистическое поведение большой группы молекул. Следовательно, второй закон термодинамики, который основан на наблюдении макроскопических свойств, по природе своей является статистическим и справедливость его ограничена законом статистики. [c.189]

Техническая термодинамика, применяя основные законы к процессам превращения тепла в механическую работу и механической работы в теплоту, дает возможность разрабатывать теорию тепловых двигателей, исследовать процессы, протекающие в них, и позволяет выявлять их экономичность для каждого типа отдельно. [c.10]

Предметом технической термодинамики является главным образом изучение процессов взаимного преобразования теплоты и работы в различных тепловых машинах. [c.12]

Как уже указывалось, в термодинамике принято теплоту dq считать положительной, если она подводится к рабочему телу, и отрицательной, если она отводится от него. Внешнюю работу газа dl принято считать положительной, если в процессе происходит увеличение объема рабочего тела, или его расширение, и отрицательной, если объем рабочего тела уменьшается, или происходит сжатие тела, [c.63]

Первый закон термодинамики, являясь частным случаем общего закона сохранения и превращения энергии, утверждает, что теплота может превращаться в работу, а работа в теплоту, не устанавливая условий, при которых возможны эти превращения. [c.107]

В термодинамике имеет большое значение понятие о работе, которую совершает изолированная система при изменении своего состояния и условий, при которых получается максимальная работа. [c.125]

Термодинамика является разделом теоретической физики, в котором изучают макроскопические свойства тел и их изменения, происходящие при взаимном обмене тел энергией и веществом. Как и Б других разделах физики, энергия выступает в термодинамике как единая мера, эквивалент любых взаимодействий тел. Но в числе возможных способов обмена энергией наряду с разного рода работами — работой расширения, электризации, намагничивания и т. п. — рассматривается теплота, что является особенностью термодинамики, достаточной для ее выделения в самостоятельную науку. [c.10]

Предмет исследования обобщенно называют в термодинамике системой. Это любой макроскопический материальный объект, выделенный из внешней среды с помощью реально существующей или воображаемой граничной поверхности. Системой может быть изучаемый образец вещества, электромагнитное поле в ограниченном пространстве, тепловая машина и т. д. Если возникнет необходимость детализировать внутреннее строение системы, рассматривают ее макроскопические части — подсистемы. Система — это модель реального объекта исследования, отражающая его существенные для термодинамики качественные и количественные признаки. Так, способ передачи энергии через граничные поверхности задается в виде качественной характеристики — определенных ограничений на пропускную способность этих поверхностей. Если система не может обмениваться с внешней средой энергией, то ее называют изолированной, если же веществом — то закрытой. В адиабатически изолированной системе невозможен теплообмен с внешней средой, в механически изолированной — работа. Систему, которая может обмениваться с окружением веществом, а следовательно, и энергией, называют открытой системой. С той же целью, указать способ обмена энергией и веществом, применяют понятия теплового (термического), механических и диффузионных контактов. Открытая система имеет диффузионные контакты с внешней средой, а для изолированной любые контакты с ней невозможны. [c.10]

В предшествующем изложении основное внимание уделялось функциям состояния в связи с возможностью описывать множество термодинамических свойств равновесной системы, опираясь на ограниченный набор независимых переменных. Не меньшим достоинством термодинамического метода является возможность связать между собой различные состояния интересующей системы с помощью характеристик процессов — функций процессов. Используемые в термодинамике функции процессов — это количество теплоты и работа. [c.38]

В термодинамике используются различные виды работ, встречающиеся в других разделах физики. В общей записи работа /-Й силы, выражается, как известно, интегралом от скалярного произведения вектора этой силы, Ху, на вектор вызванных ею изменений координат системы [c.42]

Учитывая это, а также упомянутое выше соглашение считать положительной работу, которую производит система над с р е до й, вместо (5.3) в термодинамике используют выражение [c.43]

Из первого закона термодинамики следует, что система, совершающая работу в условиях адиабатической изоляции, должна охлаждаться, поскольку такая работа производится за счет внутренней энергии системы. Так, при обратимом адиабатическом расширении системы согласно (5.22) и (6.52) изменение температуры [c.162]

Эта формула используется в термодинамике. Вспомнив, что Sdt = S представляет собой тензор деформаций ( 78), элементарную работу внутренних сил можно записать также в следующем виде [c.255]

Заметим, что один из основателей общей теории возникновения диссипативных структур И. Р. Пригожин (Бельгия) в 1977 г. за работы по термодинамике был удостоен Нобелевской премии. [c.35]

Термодинамика возникла из потребностей теплотехники . Развитие производительных сил стимулировало ее создание. Широкое применение в начале XIX в. паровой машины поставило перед наукой задачу теоретического изучения работы тепловых машин с целью повышения их коэффициента полезного действия. Это исследование было проведено в 1824 г. французским физиком, инженером Сади Карно, доказавшим теоремы, определяющие наибольший коэффициент полезного действия тепловых машин. Эти теоремы позволили впоследствии сформулировать один из основных законов термодинамики — второе начало. В 40-х годах XIX в. в результате исследований Майера и Джоуля был установлен механический эквивалент теплоты и на этой основе открыт закон сохранения и превращения энергии, называемый в термодинамике ее первым началом. Энгельс назвал его великим основным законом движения , устанавливающим основные положения материализма. Закон сохранения и превращения энергии имеет как количественную, так и качественную стороны. Количественная сторона закона сохранения и превращения энергии состоит в утверждении, что энергия системы является однозначной функцией ее состояния и при любых процессах в изолированной системе сохраняется, превращаясь лишь в строго определенном количественном соотношении эквивалентности из [c.10]

Работа W и количество теплоты Q имеют размерность энергии, а работа и теплота не являются видами энергии они представляют собой два различных способа передачи энергии, рассматриваемые в термодинамике, и, следовательно, харак- [c.26]

Первое начало термодинамики является математическим выражением количественной стороны закона сохранения и превращения энергии в применении к термодинамическим системам. Оно было 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.36]

В термодинамике рассматриваются два типа внешних воздействий воздействия, связанные с изменением внешних параметров системы (система совершает работу W), и воздействия, не связанные с изменением внешних параметров и обусловленные изменением внутренних параметров или температуры (системе сообщается некоторое количество теплоты Q). [c.37]

Уравнения равновесных процессов можно изображать в виде графиков (диаграмм) на плоскости с соответствующими координатными осями. Одними из Р"с- 4. наиболее употребительных в термодинамике являются рабочие диаграммы, которые изображаются на плоскости с координатными осями У (ось абсцисс) и р (ось ординат). Элемент площади на этой плоскости изображает работу. [c.45]

Применимость начал термодинамики ограничивается прежде всего рамками самой термодинамики — ее предметом и исходными положениями. Действительно, тепловое движение, закономерности которого изучает термодинамика, существует лишь в системах из большого числа частиц. Поэтому законы термодинамики неприменимы к микросистемам, размеры которых сравнимы с размерами молекул. Это означает не то, что в таких системах нарушается второе начало,— вечный двигатель второго рода осуществить нельзя с помощью любых систем , а то, что говорить о вечном двигателе второго рода как об устройстве, которое некомпенсированно превращало бы теплоту в работу, в применении к микросистемам лишено смысла, поскольку для них стирается различие между теплотой и работой. [c.82]

Термодинамические потенциалы U, F, G, H можно представить графически в пространстве соответствующих независимых переменных в виде поверхностей, которые обычно строят на основании опытных данных. Эти поверхности, а следовательно, и свойства самого вещества исследуются потом с помощью дифференциальной геометрии. Поэтому геометрические методы в термодинамике имеют большое значение. Одна из важных термодинамических работ Гиббса так и называется Метод геометрического представления термодинамических свойств при помощи поверхностей . [c.109]

Остается также прежней формулировка второго начала термодинамики в виде закона о существовании и возрастании энтропии, другие же формулировки этого начала изменяются. Выберем за исходное такое выражение второго начала, которое непосредственно следует из опыта по превращению теплоты в работу и работы в теплоту. [c.142]

В гл. 3 мы отмечали, что второе начало термодинамики устанавливает, во-первых, общую закономерность превращения теплоты в работу и, во-вторых, выражает специфические закономерности как обычных, так и необычных систем. Общая закономерность превращения теплоты в работу в обоих случаях систем состоит в том, что при таком превращении в замкнутом круговом процессе часть теплоты непременно отдается рабочим телом другим телам. Этот (первый) элемент компенсации, который в случае обычных систем совпадает со вторым элементом компенсации (изменением термодинамического состояния других тел), приводит к существованию энтропии у равновесной системы (см. 13). Отсюда следует, что второе начало, сформулированное Каратеодори, не изменяется вблизи каждого состояния любой термически однородной системы существуют такие состояния, которые недостижимы из него адиабатным путем. Это означает, что у всякой равновесной системы в состоянии с отрицательной абсолютной температурой (как и в случае обычных систем) существует энтропия как функция ее состояния [c.142]

Термодинамика гальванических и топливных элементов. Применим уравнение (10.2) к электрохимическим генераторам — гальваническим и топливным элементам. Для этого установим связь между э.д.с. элемента и тепловым эффектом реакции, происходящей в элементе при его работе, в случае, когда изменение его внутренней энергии идет не на выделение теплоты, а на работу электрических сил. [c.179]

В термодинамике работа считается положительной, если она совершается системой над внешними телами. Поэтому работа внешних источников при создании электрического поля в диэлектрике и работа диэлектрика при этом имеют разные знаки. [c.290]

Работу в термодинамике принято измерять в кшограм-мометрах и обозначать через I для 1 кг тела и через L для [c.32]

МАКСИМАЛЬНАЯ РАБОТА в термодинамике имеет 2 смысла 1) М. р. — работа, совершаемая тонлоизолированио системой при обратимом переходе из неравновесного состояния в равновесное (прп этом энтропия спсте.мы остается постоянной). 2) М. р.— работа, совершаемая системой в термостате (с одной и той же температурой в начальном и конечном состоянии), при обратимом переходе из одного равновесного состояния в другое если ири этом объем остается неизмонны.м, то М. р. равиа измепению сво-бод)юй энергии, если неизменно давление, то М. р. равпа изменению термодина.нического потенциала. Поскольку реальные процессы необратимы, то работа, произведенная к.-л. системой, всегда меньше М, р. [c.126]

РАБОТА (в термодинамике) — энергия, передаваемая термодинамич. системой окружающим телам при изменении ее внешних параметров, напр, положения в пространстве, объема, электрич. поля и т. д. Величина производимой Р. зависит от того, находится тело в состоянии равновесия термодинамического (см. также Обратимый процесс) или нет, и будет наибольшей в 1-м случае (принцип макс. Р.). Выражение для бескоиечно малой Р. имеет вид дифференциальной формы bW = yXjrfxj, где Х — внешние параметры системы, а Zj — соответствующие им обобщенные силы. В общем случае Р., совершаемая системой при переходе из состояния 1-го во 2-е, определяемых параметрами ж и темп-рой Т или энтропией S, AW = y Xjdxj, зависит не только от [c.260]

В термодинамике использунэтся два метода исследования метод круговых процессов и метод термодинамических функций и геометрических построений. Последний метод был разработан и изложен в классических работах Гиббса. Этот метод получил за последнее время наибольшее распространение. [c.9]

Природа сил Xj различная, могут быть силы электрического или магнитного поля, механические и другие силы. Соответственно под координатами понимается не только положение системы в пространстве, но и состояние ее деформации, электризации, намагниченности и др. Речь идет, таким образом, об обобщенных силах X,- и обобщенных внешних координатах системы Vj. Обобш,ение состоит, в частности, в том, что в отличие от истинных механических сил и координат обобщенные силы и координаты могут иметь иную размерность при условии, что их произведение имеет размерность энергии. Например, сила, деленная на площадь, равняется давлению (Р), а изменение расстояния в направлении действия этой силы, умноженное на площадь граничной поверхности, — это изменение объема системы (dl ). Поэтому элементарная механическая работа против сил изотропного внешнего давления записывается в термодинамике как работа расширения системы [c.43]

Естественно, процесс переноса должен быть обратимым, так как только при этом условии работа имеет определенную величину. Энергия и энтропия известны в термодинамике с точностью до произвольных постоянных. Поэтому всегда можно условиться считать какое-либо определенное состояние чистого компонента системы имеющим нулевую энергию и энтропию (стандартное состояние) и обосновать этим выбором возможность измерения частной производной dUldti )s,b и указанный выше физический смысл величины fXi. [c.62]

Магнитное поле при включении не сразу достигает своей конечной величины, а устанавливается в течение определенного промежутка времени. Этот промежуток времени настолько велик по сравнению с периодом обращения эле Строна, что весь процесс можно рассматривать как очень медленный, подобно квазистатическим процессам в термодинамике. Поэтому в каждый момент времени должно соблюдаться равенство между суммой квазиупругой силы и силы Лоренца, с одной стороны, и центростремительной силой — с другой. Однако центростремительная сила будет меняться, потому что возрастание магнитного поля по закону электромагнитной индукции влечет за собой появление вихревого электрического поля с осью симметрии, совпадающей с направлением магнитного поля. Именно это электрическое поле в силу своего вихревого характера ускоряет электрон, изменяя кинетическую энергию его орбитального движения. Сила Лоренца не может изменить частоту обращения, так как она направлена перпендикулярно к скорости и, следовательно, никакой работы совершить не может. [c.108]

Согласно равенству (1.2), внешняя работа в адиабатическом процессе равна уменьшению энтальпии, которое в свою очередь, если процесс полностью обратим, равно vdp (по первому закону термодинамики). При обратимом адиабатическом расширении газа давление и объем связаны уравнением jtJ = onst, где %—отношение теплоемкостехг. Используя это уравнение при интегрировании, получаем [c.130]

Из определения понятий теп юты и работы (см. 5) следует, что две рассматриваемые в термодинамике формы передачи энергии не являются равноценными в то время как работа W може непосредственно пойти на увеличение любого вида энергии, теплота Q непосредственно, без предварительного превращения в работу, приводит лишь к увеличению внутренней энергии системы. Эта неравноценность теплоты и работы не имела бы значения, если бы можно было без каких-либо трудностей превратить теплоту в работу. Однако, как показывает опыт, в то время как при превращении работы в теплоту явление может ограничиться изменением термодинамического состояния одного лишь теплополучающего тела (например, при нагревании посредством трения или при электронагреве), при преобразовании теплоты в работу наряду с охлаждением теплоотдающего тела происходит изменение термодинамического состояния других тел, участвующих в этом процессе или рабочего тела при незамкнутом процессе, или других тел в замкнутом круговом процессе, когда этим телам рабочее тело непременно отдает часть полученной им от нагревателя теплоты. В качестве таких других тел в тепловых машинах обычно служат холодильники. [c.50]

Как видно из уравнения (8.28), сила Гд, определяемая как временная производная импульса, равна сумме истинной механической силы F, определяемой по ускорению и импульсу II, немеханически теряемому телом за 1 с. 01сюда следует, что механическую работу в термодинамическом процессе определяет сила F, а не Рд, т. е. в уравнении первого начала надо учитывать работу только силы F. Это подтверждается также тем, что работа (8.29) именно этой силы совпадает с работой (8.19), полученной в релятивистской термодинамике с инвариантной температурой. [c.156]

По той же причине эксперимент Сциларда не может служить основанием для отождествления физической энтропии, используемой в термодинамике, с информационной энтропией, введенной Шенноном. В эксперименте Сциларда вообще не требуется никакой предварительной информации о местонахождении молекулы после введения в цилиндр поршня, поскольку само движение поршня указывает на ее местонахождение и превращение теплоты в работу будет происходить независимо от того, где находится молекула. [c.166]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...