Главная > Разное > Лекции по термодинамике
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 2. Первое начало термодинамики

Согласно первому началу термодинамики теплота, сообщенная системе, равна сумме приращений внутренней энергии и работы, произведенной системой против внешних сил. В символах

где Q — количество теплоты, сообщенное системе, — внутренняя энергия, А — произведенная системой работа.

Для бесконечно малого изменения состояния

Значение символа d в различных членах здесь разное. Так как полностью определяется состоянием системы, то обозначает здесь [с точностью до малых высшего порядка] изменение этой величины и является, таким образом, полным дифференциалом. С другой стороны, не является изменением некоторой величины Q. В самом деле, не существует такой величины Q, количества теплоты системы, которая бы полностью определялась состоянием системы: есть попросту некоторое весьма малое количество теплоты, сообщенное системе. То же самое относится и к не является полным дифференциалом величины А, а есть лишь некоторая весьма малая работа, произведенная системой.

Написание приведенного выше уравнения предполагает возможность отличить друг от друга теплоту Q и работу А как в нашем представлении, так и при количественном их определении. Возможность этого различения была уже, впрочем, предположена в том разъяснении, которое мы дали в самом начале понятию количества теплоты.

Работа. Под работой силы К мы понимаем величину интеграла , где — угол между направлением силы и элементарным перемещением

В термодинамике мы часто встречаемся со случаем равномерного давления на поверхность направленного по нормали к этой поверхности. Давление, производимое системой, равно по абсолютной величине и противоположно по знаку давлению извне, так что

Здесь S — перемещение элемента поверхности , а — угол между перемещением S и направлением давления , производимого телом; является тогда, очевидно, приращением объема,

Эти соотношения сохраняются и тогда, когда вся поверхность или часть ее перемещаются внутрь. Тогда в больше 90° и отрицателен. Для бесконечно малого изменения объема , а для конечного расширения при переменном давлении .

Отметим, что то же самое давление будет господствовать повсюду и в самом теле только, когда процесс является обратимым, так что тело в любой момент находится в состоянии равновесия.

Рис. 1

Работа, произведенная телом, может быть изображена графически на диаграмме площадью фигуры, ограниченной кривой, изображающей процесс, двумя параллельными оси прямыми линиями, проведенными через концы этой кривой, и осью V. На рис. 1 работа представляется площадью фигуры .

При изотермическом расширении газа, подчиняющегося закону Бойля-Мариотта, мы получим

так как

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление