Законы термодинамики Энергия

Согласно первому закону термодинамики энергию системы можно изменить лишь в результате обмена между этой системой и окружающей средой теплотой и работой. В связи с этим следует сделать вывод о том, что в отличие от энтропии энергия изолированной системы не может изменяться (в силу наложенного условия изоляции). [c.61]

В этой реакции атомы магния и кислорода можно рассматривать как объект изучения (систему). Все, что окружает эту систему, представляет собой окружающую среду. В соответствии с первым законом термодинамики энергия не исчезает, она только передается от одного тела к другому. Поскольку энергия не исчезает и не возникает вновь, то энергия, теряемая рассматриваемой системой, должна поступать в окружающую [c.290]

Если снять ограничение о постоянной плотности, то термодинамическое уравнение состояния примет вид соотношения между плотностью, давлением и температурой. Появление температурной переменной требует, чтобы одновременно решалось и уравнение баланса энергии (первый закон термодинамики), которое в свою очередь вводит две новые переменные — тепловой поток и внутреннюю энергию. Закон Фурье (связывающий тепловой поток с распределением температуры) и энергетическое уравнение состояния замыкают систему уравнений, приведенную в табл. 1-2. [c.14]

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]

Приведенные рассуждения способствуют дальнейшему разъяснению точки зрения, высказанной в разд. 1-9 и касающейся вывода уравнения Бернулли на основании первого закона термодинамики, который часто встречается в руководствах по гидродинамике. На самом деле, если предположить справедливость реологического уравнения состояния (1-9.1), то диссипативный член т Vv обращается в нуль, т. а. в идеальных жидкостях не происходит диссипации энергии. Если первоначально принять это положение как интуитивное, то можно прямо записать уравнение (1-10.14) с нулевым последним членом в правой части и вычесть его из уравнения баланса энергии (1-10.13). Разумеется, при этом получим уравнение (1-10.6) (с V V. х = 0), т. е. уравнение Бернулли. Очевидно, что при таком подходе принимается предположение, что в некоторой точке вдоль линии тока нет диссипации. Несмотря на это, указанный подход имеет столь глубокие традиции, что используется всюду в гидромеханике ньютоновских жидкостей, хотя он не только логически небезупречен, но даже приводит к неправильным результатам ). [c.52]

При обычном подходе некоторый вид представления первого и второго законов термодинамики приводит к так называемым уравнениям Максвелла, из которых мы рассмотрим здесь в качестве примера лишь следующее А — свободная энергия Гельм- [c.147]

Уравнения (4-4.4) — (4-4.6) получаются на основании первого и второго законов термодинамики, применяемых к материалам, состояние которых (давление, свободная энергия и т. п.) определяется только текущими значениями Г и F. Уравнения (4-4.5) и (4-4.6) представляют собой ограничения, налагаемые законами термодинамики на допущения о состоянии материала в том смысле, что запрещается постулировать такие уравнения состояния, скажем, для А -а Р, которые не удовлетворяют (4-4.5). В последующем рассмотрении увидим, как получаются соответствующие уравнения (или ограничения) для материалов с памятью. Мы столкнемся с тем дополнительным осложнением, что напряженное состояние нельзя, вообще говоря, рассматривать как изотропное. [c.149]

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]

Второй закон термодинамики играет совсем иную роль. Действительно, предположим, что энергия добавлена к списку переменных в табл. 1-2, так же как и энтропийное уравнение состояния — к числу уравнений (т. е. имеется уравнение, задающее энтропию S как функцию каких бы то ни было относящихся к делу переменных) предположим, кроме того, что рассматривается второй закон термодинамики в какой-либо подходящей формулировке. [c.149]

Начнем с первого закона термодинамики, который будет записан в общем виде, позволяющем учесть как сжимаемость, так и радиационный приток энергии. Пусть Р — удельная работа напряжения , т, е. производимая внутренними напряжениями работа, [c.150]

Теперь мы в состоянии формализовать несколько неопределенное понятие диссипации энергии, которое содержится во втором законе термодинамики. Определим скорость диссипации энергии D как [c.153]

Термодинамика изучает законы превращения энергии в различных процессах, происходящих в макроскопических системах и сопровождающихся тепловыми эффектами. Макроскопической системой называется любой материальный объект, состоящий из большого числа частиц. Размеры макроскопических систем несоизмеримо больше размеров молекул и атомов. [c.6]

Первый закон термодинамики представляет собой частный случай всеобщего закона сохранения и превращения энергии применительно к тепловым явлениям. В соответствии с уравнением Эйнштейна Е = тс надо рассматривать единый закон сохранения и превращения массы и энергии. Однако в технической термодинамике мы имеем дело со столь малыми скоростями объекта, что дефект массы равен нулю, и поэтому закон сохранения энергии можно рассматривать независимо. [c.14]

Несмотря на эквивалентность теплоты и работы, процессы их взаимного превращения неравнозначны. Опыт показывает, что механическая энергия может быть полностью превращена в теплоту, например, путем трения, однако теплоту полностью превратить в механическую энергию в периодически повторяющемся процессе нельзя. Многолетние попытки осуществить такой процесс не увенчались успехом. Это связано с существованием фундаментального закона природы, называемого вторым законом термодинамики. Чтобы выяснить его сущность, обратимся к принципиальной схеме теплового двигателя (рис. 3.2). [c.21]

Таким процессом является, например, изотермическое расширение идеального газа, находящегося в тепловом контакте с горячим источником. Так как в этом процессе изменение внутренней энергии равно нулю, то согласно первому закону термодинамики, работа, совершенная при расширении газа, равна количеству теплоты, переданной от горячего источника. Таким образом, имеет место полное превращение теплоты в работу. Но это не противоречит второму закону термодинамики, который утверждает, что невозможен процесс, единственным конечным результатом которого будет превращение в работу теплоты, извлеченной от горячего источника. Действительно, в конце изотермического процесса газ занимает объем больше, чем он занимал вначале. Изменение состояния газа и является компенсацией превращения теплоты в работу. [c.209]

Эта книга может служить руководством при изучении основных принципов термодинамики с элементарным приложением их в нескольких областях техники. Так как законы термодинамики основаны на прямом экспериментальном наблюдении суммарных свойств, они являются по своей природе эмпирическими. Несмотря на то что применения, основанные на этих законах, могут быть сформулированы в конкретных количественных математических выражениях, термодинамические величины, такие как температура, давление, энергия и энтропия, не могут быть интерпретированы физически без ссылки на принятые теории по строению материи. [c.26]

Хотя и можно было легко сделать качественные наблюдения, однако объяснение их оставалось неясным и запутанным, примером чего может служить теория теплорода, которая рассматривала теплоту как жидкость, аналогичную воде. Только с про-— ведением количественных измерений в течение последних двух столетий понятие энергия было выяснено и точно определено. Теперь можно экспериментально показать, что масса и энергия взаимно превращаемы и что общая масса и энергия сохраняются при всех известных превращениях. Понятие сохранения массы и энергии теперь принято как основной закон термодинамики. [c.30]

Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена. Масса не может быть ни создана, ни разрушена. Эти утверждения могут быть использованы независимо от измеряемой ошибки в большинстве технических приложений и могут быть приняты как первый закон термодинамики. [c.30]

Согласно первому закону термодинамики, замкнутая система может испытывать изменение внутренней энергии только в результате обмена теплотой и работой с окружающей средой. Так как для этой системы изменение объема указывает на передачу энергии в форме работы, то второе слагаемое уравнения (4-33) можно отождествить с работой, обратимо выполненной системой. Ограничение в виде обратимости необходимо, так как коэффициент при dv представляет собой свойство системы, а именно — давление системы [c.131]

Вышеприведенные выводы, относящиеся к самопроизвольным изменениям, применимы только к изолированным системам. На практике большинство наблюдаемых систем не являются изолированными, и поэтому важно определить изолированную систему, прежде чем применять к ней концепции второго закона термодинамики. Вообще изолированную систему обычно определяют как рассматриваемую систему плюс окружающую ее среду. Окружающая среда обычно включает в себя источник теплоты для получения и отдачи энергии в форме теплоты и источник работы, содержащий устройства для получения и отдачи энергии в форме работы. Земная атмосфера может быть рассмотрена как источник теплоты и как источник работы. [c.194]

Для получения численных значений эмпирических температур следует обратиться к первому и второму законам термодинамики. Первый закон термодинамики просто констатирует сохранение энергии при условии, что учитывается не только работа, совершаемая над системой, но и обмен теплом через стенки с окружающей средой. Если система в остальных отношениях изолирована, то внутренняя энергия и, представляющая собой экстенсивную величину, может только увеличиваться при совершении над системой некоторой работы. Однако если система термически не изолирована и в результате некоторого процесса переходит из термодинамического состояния А в другое состояние В, то работа совершаемая над системой, разумеется, зависит от того, каким способом система осуществляет переход из состояния А в состояние В. С другой стороны, увеличение внутренней энергии равно и в—и А независимо от способа совершения работы. Следовательно, для термически не изолированной системы увеличение внутренней энергии и в — и а отлично от Разность Q мы назовем количеством теплоты, которая, таким образом, служит мерой отклонения от адиабатических условий. Следовательно, для любого термодинамического процесса, начинающегося в состоянии А и завершающегося в состоянии В, изменение внутренней энергии определяется выражением [c.15]

Металл, подвергнутый холодной обработке давлением, обладает повышенным запасом внутренней энергии и поэтому находится в термодинамически неустойчивом состоянии. В соответствии со вторым законом термодинамики такая система стремится к состоянию с наименьшим запасом свободной энергии. Этот процесс в низкоуглеродистой стали протекает при обычной температуре — так называемое естественное деформационное старение, однако для этого необходимо длительное время. В результате деформационного старения прочность и твердость стали повышаются, а пластичность и особенно ударная вязкость понижаются. Порог хладноломкости сдвигается в область более высоких температур. При повышении температуры (например, при нагреве стали до 100—250° С) этот процесс ускоряется — так называемое искусственное деформационное старение. [c.87]

Первый закон термодинамики является частным случаем общего закона сохранения и превращения энергии применительно к процессам, протекающим в термодинамических системах. [c.52]

Полученное уравнение является математическим выражением первого закона термодинамики. Оно формулируется так изменение внутренней энергии термодинамической системы равно алгебраической сумме полученной системой энергии в форме теплоты dq и совершенной ею внешней работы dl, или подведенная к рабочему телу энергия в форме теплоты расходуется на изменение внутренней энергии тела и на совершение телом внешней работы. [c.63]

Применительно к движущемуся рабочему телу, у которого в общем случае изменяется кинетическая энергия видимого движения, уравнение первого закона термодинамики принимает вид [c.63]

Первый закон термодинамики осуществляет взаимосвязь между количеством теплоты, внутренней энергией и внешней работой газа в процессе, причем было установлено, что количество теплоты, подводимое к телу или отводимое от него, зависит от характера процесса. [c.88]

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]

Уменьшение работоспособности изолированной системы, в которой происходят необратимые процессы, равно произведению приращения энтропии системы на минимальную абсолютную температуру в системе. Все необратимые процессы в изолированной системе сопровождаются обесценением энергии, которая из более полезной формы переходит в менее полезную. Происходит рассеивание энергии и ее деградация. Энтропия системы при этом увеличивается. Все самопроизвольные, т. е. необратимые процессы, протекают всегда с увеличением энтропии. Таким образом, принцип возрастания энтропии изолированной системы представляет собой общее выражение второго закона термодинамики, [c.125]

Рассмотрим вопрос, какую максимальную работу можно получить от рабочего тела (газа) при заданных условиях. Считаем источник работы и среду изолированной, адиабатной системой, к которой, теплота не подводится и не отводится, т. е. Q = О- Обозначим внутреннюю энергию системы в начальном состоянии (У и в конечном U". Тогда на основании первого закона термодинамики имеем [c.126]

Действительно, нельзя распространять действие второго закона термодинамики, дающего достоверные результаты в земных условиях для конечных адиабатных систем, на всю вселенную. В мире происходят не только процессы необратимого рассеяния энергии, ио и обратные процессы, в результате которых происходят возрождение энергии и ее концентрация. Возникают новые звездные миры, о чем свидетельствуют исследования за последние годы. [c.132]

Дифференциальное уравнение первого закона термодинамики dQ lU + pdV При различных независимых переменных, определяющих внутреннюю энергию выражается следующим образом. При независимых параметрах V и Т [c.156]

Частная производная внутренней энергии. Дифференциальное уравнение первого закона термодинамики при независимых переменных р и Т в изобарном процессе принимает вид [c.158]

В процессах изменения состояния движуш,егося с конечной скоростью газа теплота расходуется не только на изменение внутренней энергии и на совершение внешней работы (против внепших сил), но и на приращение внешней кинетической энергии газа при его перемещении по каналу. Поэтому уравнение первого закона термодинамики для 1 кг газа в дифференциальной форме получает следующий вид [c.197]

При адиабатном процессе течения газов без совершения внешней работы, на основании первого закона термодинамики, полная энергия газового потока равна сумме полных энергий отдельных потоков, составляющих смесь [уравнение (13-3)1 [c.228]

Первые 8 глав учебника относятся к различным разделам, рассматриваемым в учебниках по термодинамике, особенно это касается гл. 8, имеющей следующее содержание законы термодинамики энергия как функция состояния циклы работа цикла цикл Карно цикл Карно с идеальным газом обратимые и необратимые процессы обратимость цикла Карно второй закон термодинамики формулировка его экономический коэффициент обратимых и необратимых машин другая формулировка второго закона термодинамики уравнение Клайперона—Клаузиуса зависимость поверхностного натяжения от температуры значение второго закона термодинамики. [c.647]

Происходящие в изолированных системах явления увеличения энтропии при протекании в них реальных процессов дали повод Клаузиусу высказать следующую формулировку обоих законов термодинамики энергия мира постоянна, энтропия мира стремится к максимуму и развить тем самым мысль, что все процессы, происходящие во Вселенной, ввиду их односторонности должны будут со временем привести Вселенную в такое бостояние, в котором жизненные процессы должны полностью замереть. Такое состояние принято называть тепловой смертью Вселенной. [c.62]

Из первого закона термодинамики следует, что взаимное превращение тепловой и механической энергии в двигателе должно осуществляться в строго эквивалентных количествах./Дамгатель, который позволял бы получать работу без энергетических затрат, называется вечным двигателем первого ро-д а. Ясно, что такой двигатель невозможен, ибо он противоречит первому закону термодинамики. Поэтому первый закон можно сформулировать в виде следующего утверждения вечный двигатель первого рода невозможен. В 1755 г. французская Академия наук раз и навсегда объявила, что не будет больше принимать на рассмотрение какие-либо проекты вечных двигателей. [c.20]

Изменение энергии выделенного элементарного объема ЛУп возникает ib связи с притоком тепла и работой внешних сил (массовых и поверхностных). Причем это изменение проявится в увеличении кинетической энергии среднего и пульсационного движения и в изменении внутренней энергии элемента. Учитывая, что для дисперсных потоков теплоносителей характерны в основном умеренные скорости течения, пренебрегаем изменением давления и кинетической энергии компонетов. Полагая также, что внутренние источники или стоки энергий отсутствуют, в соответствии с первым законом термодинамики для изобарных процессов получим, что количество переданного элементу ДУц за время Лт тепла AQa равно изменению энтальпии его компонентов [c.40]

Энтальпией особенно целесообразно пользоваться тогда, когда в качестве основных параметров принимают р и Г. Это наглядно можно видеть, если энтальпию i сравнить с внутренней энергией и. При V onst уравнение первого закона термодинамики dq = = du + pdv превращается в = du, или q 2— ь а при р = onst q , t2 — i I- [c.66]

Согласно первому закону термодинамики, работа изменения объема в адиабатном процессе получается за счет убыли внутренней энергии тела при onst [c.97]

Следовательно, для получения работы необходимо иметь источник теплоты с высокой температурой, или теплоотдатчик, и источник теплоты с низкой температурой, или теплоприемник (холодильник). Кроме того, постулат Томсона показывает, что построить вечный двигатель, который бы создавал работу за счет использования только одной внутренней энергии морей, океанов, воздуха не представляется возможным. Это положение можно формулировать как второй закон термодинамики Осущесгвление вечного двигателя второго рода невозможно (Оствальд). [c.108]

Так как газы при смешивании не совершают внешней работы, то внутренняя энергия смеси газов, согласно первому закону термодинамики, равна сумме внутренних энергий отдельных газов до смешения (при v = onst) [c.227]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...