Первый закон термодинамики
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Первый закон термодинамики
Как мы знаем, существует лишь два способа изменения внутренней энергии тела: теплопередача и совершение работы. Опыт показывает, что эти способы независимы — в том смысле, что их результаты складываются. Если телу в процессе теплообмена передано количество теплоты Q, и если в то же время над телом совершена работа A’, то изменение внутренней энергии тела будет равно:
Нас больше всего интересует случай, когда тело является газом. Тогда A’ = −A (где A, как всегда, есть работа самого газа). Формула принимает вид: = Q − A, или
Соотношение 2 называется первым законом термодинамики. Смысл его прост:
Количество теплоты, переданное газу, идёт на изменение внутренней энергии газа и на совершение газом работы.
Напомним, что величина Q может быть и отрицательной: в таком случае тепло отводится от газа. Но первый закон термодинамики остаётся справедливым в любом случае. Он является одним из фундаментальных физических законов и находит подтверждение в многочисленных явлениях и экспериментах.
Применение первого закона термодинамики к изопроцессам
Напомним, что в изопроцессе остаётся неизменным значение некоторой величины, характеризующей состояние газа — температуры, объёма или давления. Для каждого вида изопроцессов запись первого закона термодинамики упрощается.
Изотермический процесс , T = const.Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры. Если температура газа не меняется, то не меняется и внутренняя энергия: ∆U = 0. Всё подведённое к газу тепло идёт на совершение газом работы. Тогда формула 2 даёт:
Изохорный процесс , V = const.Если объём газа остаётся постоянным, то поршень не перемещается, и потому работа газа равна нулю: A = 0. Всё тепло, переданное газу, идёт на изменение его внутренней энергии. Тогда первый закон термодинамики даёт:
Изобарный процесс , p = const.Подведённое к газу тепло идёт как на изменение внутренней энергии, так и на совершение работы (для которой справедлива формула 1). Имеем:
