Математическое выражение I-го закона термодинамики.
Первый закон термодинамики.
Смысл и формулировка I-го закона.
I-й закон термодинамики является выражением всеобщего закона сохранения и превращения энергии применительно к процессам, протекающим в термодинамических системах.
В самом общем виде закон сохранения материи и энергии был впервые высказан в середине 18 века русским ученым М.В. Ломоносовым. Однако лишь 100 лет спустя, после работ Майера, Гесса, Джоуля, Ленца и других ученых, была окончательно установлена однозначная связь между разными формами энергии, дано математическое обоснование сохранения и превращения энергии и этот закон получил полное признание.
Формулировка I-го закона термодинамики:
Энергия, заключенная в изолированной системе остается неизменной при всех превращениях энергии происходящих в этой системе.
(Изолированной называется система, не обменивающаяся веществом и энергией с другими телами).
Открытие и утверждение этого закона положило конец многочисленным попыткам создания вечного двигателя I-го рода.
Следствием I-го закона является принцип эквивалентности устанавливающий, что превращение различных форм энергии происходит всегда в одних и тех же количественных соотношениях.
В процессах, изучаемых технической термодинамикой, рассматривается главным образом превращение теплоты в работу.
Единицы измерения энергии и мощности.
Исходя из принципа эквивалентности, в международной системе СИ за единицу количества всех видов энергии принят 1 Дж (джоуль).
Кратные единицы: 
Единица мощности: 
; 
Перевод других единицы в единицы СИ.
а) единицы работы и теплоты
;
;
;
до 1 января 1980 года широко применялась единица измерения теплоты:
(по ГОСТ 8580-61)
а) единицы мощности.
Математическое выражение I-го закона термодинамики.
Уравнение I-го закона для бесконечно малого процесса.
|
. Это приведет к повышению температуры 
и увеличению объема на 
.
С повышение температуры тела увеличивается
скорость движения молекул, при этом внутренняя кинетическая энергия увеличиться на 
.
С увеличением 
увеличиваются расстояния между молекулами, что приводит к изменению потенциальной энергии на 
, во вторых совершается внешняя работа 
.
Тогда в общем случае:
(для идеального газа 
т.к. отсутствуют силы взаимодействия между молекулами )
- определяет полное изменение внутренней тепловой энергии тела 
.
|
(для M кг)
(для 1 кг)
Полученное уравнение показывает, что теплота подведенная к рабочему телу в общем случае расходуется на изменение внутренней энергии тела и на совершение внешней работы.