I ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
(I закон термодинамики сформировался в середине XIX века в период появления тепловых двигателей. Человек хотел, чтобы двигатель потреблял как можно меньше энергии, а работу производил максимальную (имел высокий КПД).)
Вечный двигатель I рода – это двигатель, который производит работу без затраты энергии.
Все попытки его создания заканчивались неудачей. В настоящее время проекты его создания не рассматриваются.
Одно из определений I закона термодинамики: невозможно построить вечный двигатель I рода.
Если от окружающей среды к системе перешло какое-то количество теплоты, то часть его превращается в работу, а часть – во внутреннюю энергию системы. В термодинамике теплоту, переходящую от окружающей среды к системе считают положительной. Работа положительна, если ее совершает система.
Математическая запись I закона термодинамики в дифференциальной форме:
. (4)
Формулировка I закон термодинамики: теплота, подведенная к системе, расходуется на повышение ее внутренней энергии и совершение работы.
Ясно, что I закон термодинамики является прямым следствием из закона сохранения энергии.
Принято совершаемую работу подразделять на две части:
1. работа расширения системы ();
2. работа, совершаемая системой помимо работы расширения (полезная работа – ):
. (5)
С учетом (5) уравнение I закона термодинамики приобретает вид:
. (6)
Часто в реальных процессах система не совершает другой работы, кроме работы расширения (все процессы в идеальных газах). Для данного случая:
, при (7)
Дифференциальное уравнение I закона термодинамики может быть переписано и в интегральной форме, соответственно:
; (8)
; (9)
. (10)