I. ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ.

Первый закон термодинамики – частный случай всеобщего закона природы, т.е. закона сохранения и превращения энергии применительно к тепловым процессам. Если газу сообщить количество теплоты dQ, то часть её идёт на изменение энергии газа dU (внутренняя энергия), а другая часть на совершение работы dL против сил внешнего давления «р». Перемещение поршня dx, элементарная работа:

интегрируя данное выражение в пределах от Vдо V, находим работу:

Обычно в термодинамике используют удельные значения соответствующих величин, т.е.

здесь v-удельный объём рабочего тела.

Данные соотношения справедливы для равновесных процессов, однако с известной долей приближения их используют для практических термодинамических расчётов. Для простого тела внутренняя энергия функция двух параметров: u=f(р,T); u=f(р,v); u=f(v,T) (1.9).

Таким образом, первый закон термодинамики можно сформулировать в такой редакции – теплота, которой обменивается термодинамическая система с окружающей средой, равна изменению внутренней энергии этой системы и работе, совершаемой в процессе изменения состояния термодинамической системы, т.е. dq=du+рdv (1.10)

Полная теплоёмкость системы равна:

На практике пользуемся понятием удельной теплоёмкости. Различают удельную массовую, объёмную, мольную теплоёмкости. Изохорная теплоёмкость сопределяет скорость изменения внутренней энергии системы при T=var в процессе v=const. Для изобарного процесса теплоёмкость снайдём воспользовавшись выражением:

разделив это выражение на dT

Получим: т.к. «u» не зависит от объёма «v»,

поскольку отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия, т.е. кроме того , соответственно , это уравнение Майера. Для реальных газов . Среднее значение теплоёмкости в определённом интервале температур определяется из выражения:

 

В термодинамических расчётах часто используется вспомогательная функция – энтальпия «H» . Данная функция равна сумме «U» и произведения давления на объём термодинамической системы, Дж, т.е.:

H=U+рV

U, р, V- функции состояния термодинамической системы, следовательно, «H» - также функция состояния. Таким образом, изменение энтальпии в термодинамическом процессе не зависит от пути процесса и может быть представлена в виде функции двух любых параметров состояния простого тела:

, где удельная энтальпия

h=u+рv, т.к. рdv=d(рv)-vdр, тогда dq=d(u+рv)-vdр=dh-vdр, при р=const, dq=dh.

Таким образом элементарное изменение энтальпии: