Hukum pertama termodinamika - itu adalah awal dari segala sesuatu

Subjek penelitian termodinamika adalah energi dalam segala bentuknya dan, yang paling penting, transisi energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Hal ini terjadi bahwa istilah berasal di awal-awal penelitian di bidang penelitian energi, dan pada waktu itu daftar yang berbeda jenis energi masih kecil - mekanik dan termal. Oleh karena itu, nama "Termodinamika" paling akurat mencerminkan esensi dari objek - gerakan (transfer), dan konversi panas menjadi kerja mekanik dan sebaliknya. Secara bertahap konsep mencirikan proses termal: panas peleburan, kapasitas panas, dan, akhirnya, jumlah unit panas - kalori (1772 M.Vilke). Ini akan memakan waktu dan akan merumuskan hukum pertama termodinamika, tetapi setiap langkah merupakan hasil kerja keras dari banyak peneliti.

Untuk mempelajari hukum termodinamika adalah beberapa konvensi yang diadopsi, yang memungkinkan penelitian menyoroti objek dan menentukan sifat-sifatnya untuk dipelajari. Objek penelitian yang diwakili oleh sistem tertutup dari sejumlah besar partikel. Jika sistem dapat menentukan batas-batas volume tertentu, hal itu disebut tubuh. Di sana-sini adalah peserta utama dalam aksi termodinamika: sistem partikel yang terkandung dalam volume tertentu - gas ideal. Dalam proses sistem termodinamika transformasi energi perubahan keadaan, dan perubahan ini dijelaskan oleh serangkaian konsep - parameter proses. Jika parameter mengambil T temperatur, volume V dan tekanan P, itu sudah cukup untuk menggambarkan mereka setiap proses termodinamika. Semua sistem dianggap hanya untuk negara kesetimbangan. Pembentukan keseimbangan, misalnya, panas, - sebuah proses perpindahan panas - sesuatu yang mendinginkan dan memanaskan sesuatu. Dalam hal ini, jumlah "dibayar - diterima", sebagai hukum pertama termodinamika, akan sama. Dan di sini letak masalah utama adalah bahwa selama berabad-abad, para ilmuwan memutuskan: peserta Cari metabolisme energi dan untuk menentukan peran mereka dalam proses.

Dasar dari teori aparat termodinamika 3 hukum. Hal ini diasumsikan bahwa tubuh dapat menyerap energi, meningkatkan dalamnya (misalnya, pemanasan) dan / atau karena energi internal untuk melakukan pekerjaan untuk mengatasi kekuatan eksternal (misalnya, mendorong plunger). Dengan demikian, hukum pertama termodinamika diperlakukan sebagai berikut: perubahan energi internal U tubuh adalah jumlah energi yang diserap Q energi dan kekuatan eksternal A. Secara matematis, ini diungkapkan melalui perubahan sangat kecil sebagai berikut:

dU = dQ + dA (1)

Bahkan, itu adalah hukum kekekalan energi, kita dapat mengatakan, hukum kehidupan.

Sifat proses termodinamika biasanya dipertimbangkan dalam model, di mana media bekerja mengambil gas yang sempurna yang mungkin dipanaskan dan / atau untuk melakukan di atasnya kekuatan eksternal kerja mekanik (kompresi - ekspansi) dengan cara piston, dan salah satu parameter - tekanan P, Volume V dan suhu T - adalah sebuah konstanta. Penerapan hukum pertama termodinamika untuk izoprotsessam untuk menentukan sumber energi penerima untuk kondisi tertentu.

proses isokorik berarti bahwa V = const. Karena kenyataan bahwa pekerjaan mekanik tidak tersedia, karena Volume tidak berubah dengan memanaskan hanya dapat meningkatkan energi internal, dan kemudian: dA = PDV = 0, dan karenanya dU = dQ dan dapat menentukan dari hubungan:

dQ = (m / M) * CV * dT (2)

Dengan demikian, proses isokorik adalah karena peningkatan suhu.

proses isobarik melibatkan p = konstan, dan kondisi ini puas jika fluida kerja ketika dipanaskan melakukan kerja mekanik, misalnya, gerakan piston. Jika Anda mengaktifkan menerapkan ekspresi untuk energi panas, dan persamaan Mendeleev-Clapeyron, orang dapat dengan mudah memperoleh pernyataan untuk menghitung mekanik operasi gas :

A = (m / M) * R * (T2 - T1) (3)

R - gas konstan, dan berarti bekerja untuk meningkatkan volume gas dalam jumlah satu mol, jika perubahan suhu per derajat Kelvin. Kesimpulan: di bawah gas proses isobarik mengisi pemanasan energi (2) dan mengkonsumsi bagian dari energi internal meningkat ekstensi (3).

Sebuah proses di mana T = konstan, dalam termodinamika disebut isotermal. Esensinya adalah bahwa dengan pemanasan energi internal sepenuhnya dikonsumsi dalam karya kekuatan eksternal preodoleniiyu. Hukum pertama termodinamika untuk izoprotsessov menunjukkan bahwa untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan energi internal membuat untuk biaya melakukan kerja mekanik, dan tergantung pada perubahan tekanan. Menghitung biaya energi bisa dari ekspresi:

Q = A = (m / M) * R * T * (ln (p1 / p2)).