Первое начало термодинамики - реферат

Министерство образования РФ

Самарская муниципальная финансовая академия

Реферат (отработка семинара №7).

1-ое начало термодинамики.

Выполнил: студент СГЭА факультета

систем управления группы М.О.-1

1 курса Манагаров Р.И.

Проверил: Мирошников Юрий Фёдорович

Самара 2002

Закон представляет формулировку принципа сохранения энергии для термодинамических

систем. Он формулируется последующим образом:

При переходе системы из состояния A в состояние Первое начало термодинамики - реферат B сумма работы и теплоты, приобретенных системой от среды, определяется только состояниями A и B; эта сумма не находится в зависимости от того, каким методом осуществляется переход из A в B .

Это значит, что существует такая величина E , характеризующая внутреннее состояние системы, что разность ее значений в состояниях A и Первое начало термодинамики - реферат B определяется соотношением

E B –E A = Q –L ,

(1)

где (–L ) – работа, совершенная средой над системой, а Q – количество тепла, приобретенное системой от среды (количество энергии, передаваемое системе тепловым образом, т.е. в форме, хорошей от работы).
Величина E именуется внутренней энергией системы.

Для нескончаемо малого конфигурации состояния Первое начало термодинамики - реферат

dE = δ Q –δ L ,

(2)

либо, используя выражение для δ L ,

dE = δ Q –PdV .

(3)

Таким макаром, изменение внутренней энергии системы равно сумме приобретенного тепла и совершенной над системой работы. (1)

Пример: Разглядим систему, состоящую из определенного количества воды в сосуде. Энергию системы можно прирастить 2-мя способами. 1-ый: можно нагревать сосуд на огне. При Первое начало термодинамики - реферат всем этом объем воды практически не возрастает, т.е. dV = 0 и, как следует, работа не делается. 2-ой путь: опустим в воду установку с вращающимися лопастями и методом трения увеличим температуру воды до такого же значения, что и в первом случае. Конечные состояния системы и приращения ее энергии в Первое начало термодинамики - реферат обоих случаях одни и те же, но во 2-м случае повышение энергии обосновано работой.

Эквивалентность теплоты и механической работы становится в особенности ясной, если разглядеть повторяющийся процесс. Потому что изначальное и конечное состояния цикла схожи, то изменение энергии равно нулю (E A = E B ) и, как следует,

L = Q ,

(4)

т Первое начало термодинамики - реферат.е. работа, совершенная системой во время цикла, равна количеству теплоты, поглощенному системой. (4)

Теплота измеряется в единицах энергии – эргах, джоулях и калориях. Соотношение меж джоулем и калорией имеет вид

1 кал = 4.18 Дж .

(5)

Это – механический эквивалент теплоты .

Величины Q и L не являются функциями состояния системы; они зависят от метода перехода из состояния Первое начало термодинамики - реферат А в В. Соответственно этому δ Q и δ L не являются полными дифференциалами. Это событие и отмечается внедрением знака δ , а не d. (1)

Применим 1-ый закон к системам типа однородной воды, состояния которых определяются 2-мя из 3-х переменных P , V и T . В данном случае неважно какая функция состояния системы и, а Первое начало термодинамики - реферат именно, внутренняя энергия E будет функцией 2-ух переменных, избранных в качестве независящих.

Чтоб избежать неверного толкования того, какая переменная является независящей при вычислении личной производной, будем заключать знак личной производной в скобки и помещать понизу скобок ту величину, которая при личном дифференцировании остается неизменной. Таким макаром,

(∂ E /∂ T Первое начало термодинамики - реферат )V

значит личную производную E по T при неизменном V ; при этом T и V взяты в качестве независящих переменных. Эта производная отличается от личной производной (∂ E /∂ T )P , при взятии которой остается неизменным давление P . (3)

Разглядим сейчас нескончаемо малый процесс, т.е. процесс, при котором независящие переменные меняются Первое начало термодинамики - реферат на нескончаемо малые величины. Для такового процесса 1-й закон термодинамики можно переписать в виде

δ Q = dE +P dV

(6)

Если в качестве независящих взять переменные T и V , то E = E (T , V ) и, как следует,

Соотношение воспринимает тогда вид:

(7)

Если считать независящими переменными T и P , то Первое начало термодинамики - реферат

и воспринимает вид

(8)

Теплоемкость тела определяется как отношение нескончаемо малого количества поглощенной теплоты к нескончаемо малому изменению температуры, вызванному этой теплотой.

Разумеется, что величина теплоемкости находится в зависимости от того, греется ли тело при неизменном объеме либо при неизменном давлении. Обозначим знаками c V и c P теплоемкости при Первое начало термодинамики - реферат неизменном объеме и при неизменном давлении соответственно. Так как при V = const , dV = 0, то

(9)

Схожим же образом из (8) выходит выражение для c P :

(10)

2-ой член в формуле для c P связан со слагаемым PdV , т.е. обрисовывает эффеккт, оказываемый на теплоемкость работой, которую система совершает во время расширения. В (9) подобного Первое начало термодинамики - реферат члена нет, так как объем остается неизменным и работа не совершается. (1)

В почти всех случаях комфортно воспользоваться понятием молярной теплоемкости. Молярной теплоемкостью именуется теплоемкость 1-го моля вещества. Молярные теплоемкости при неизменном V и при неизменном P определяются формулами (9) и (10), если заместо случайного количества вещества взять 1 моль:

(11)

символ сверху значит Первое начало термодинамики - реферат, что взят 1 моль вещества. (2)

В случае газа можно конкретизировать зависимость внутренней энергии E от переменных T и V , определяющих его состояние. В предстоящем мы докажем, что энергия безупречного газа определяется температурой T и не находится в зависимости от объема V : E = E (T ). Для реальных газов это утверждение производится приближенно Первое начало термодинамики - реферат. Для определения зависимости E (T ) воспользуемся плодами опыта, согласно которым теплоемкость газов очень слабо находится в зависимости от температуры. Можно представить, что для безупречного газа она строго постоянна. Тогда интегрирование уравнения

(12)

при условии C V = const дает:

(13)

где E 0 – константа, представляющая энергию газа при абсолютном нуле.
Внутренняя Первое начало термодинамики - реферат энергия N молей газа

E = N (C V T +E 0 ) .

(14)

Для безупречного газа 1-й закон термодинамики воспринимает вид

(15)

Из этого уравнения просто получить соотношение меж молярными теплоемкостями C V и C P . Для этого перейдем от переменных T и V к переменным T и P . Это можно сделать, если взять дифференциалы Первое начало термодинамики - реферат от обеих частей уравнения состояния для 1 моля безупречного газа

(16)

что дает

Выражая отсюда и подставляя в (15), получаем

Отсюда можно просто отыскать C P . Так как при P = const дифференциал dP = 0 , то

(17)

т.е. разность меж молярными теплоемкостями газа при неизменном давлении и при неизменном объеме равна газовой неизменной Первое начало термодинамики - реферат R . (1)

Литература:
1.Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика 10 кл.
2.Шахмаев Н.М. Физика 10 кл.
3.Свитков Л.П. Термодинамика и молекулярная физика 1970г.

4.Билимович Б.Ф. Термические явления в технике1981г.



pervogo-respublikanskogo-festivalya-nauchno-tehnicheskogo-tvorchestva-detej-i-molodyozhi.html
pervoistochnik-1-dakshinamurti-stotra.html
pervoistochnik-15-markandeya-purana-izbrannoe.html