Первый закон термодинамики
I закон термодинамики.
Совокупность последовательных состояний рабочего тела при его взаимодействии с окружающей средой называется термодинамическим процессом. Для того чтобы к любому мгновенному состоянию рабочего тела в термодинамическом процессе можно было применить уравнение состояния, термодинамический процесс должен быть равновесным, т.е. он должен протекать при бесконечно малых разностях давлений и температур, как в самом рабочем теле, так и между рабочим телом и окружающей средой. Для достижения равновесности процесс должен протекать бесконечно медленно. Так как реальные процессы происходят при конечных разностях давлений и температур, то все они неравновесны.
Обратимыми называются такие термодинамические процессы, которые могут быть проведены как в прямом (например, расширение), так и в обратном направлении (сжатие) через одну и ту же последовательность промежуточных состояний с возвращением в исходное состояние, как самого рабочего тела, так и окружающей среды.
Обратимый процесс должен быть равновесным и происходить без трения и вихреобразования, что бы работа не превращалась необратимо в теплоту. Так как в природе все процессы неравновесны, то они и необратимы.
I закон термодинамики – частный случай общего закона сохранения и превращения энергии, выраженный применительно к механической энергии и теплоте. Закон утверждает, что энергия не исчезает и не возникает вновь, она лишь переходит из одной формы в другую, причем убыль энергии одного вида дает эквивалентное количество энергии другого вида.
Пусть некоторому рабочему телу с объемом V и массой М, имеющему температуру Т и давление р, сообщается извне бесконечно малое количество теплоты dQ. В результате подвода теплоты тело нагревается на dT и увеличивается в объеме на dV.
Повышение температуры тела свидетельствует об увеличении кинетической энергии его частиц. Увеличение объема тела приводит к изменению потенциальной энергии частиц. В результате внутренняя энергия тела увеличивается на dU. Поскольку рабочее тело окружено средой, которая оказывает на него давление, то при расширении оно производит механическую работу dА против сил внешнего давления. Так как никаких других изменений в системе не происходит, то по закону сохранения энергии:
Информация в лекции "17 Средства, влияющие на систему крови" поможет Вам.
dQ=dU+dА,
т.е. теплота, сообщаемая системе, идет на приращение ее внутренней энергии и на совершение работы.
Полученное выражение является математическим выражением первого закона термодинамики.
Из первого закона термодинамики следует, что взаимное превращение тепловой и механической энергии в двигателе должно осуществляться в строго эквивалентных количествах. Двигатель, который позволял бы получать работу без энергетических затрат, называется вечным двигателем первого рода.
I закон можно сформулировать: Вечный двигатель первого рода невозможен. Т.е. кпд<100%.
КПД коэффициент полезного действия – характеризует степень совершенства превращения теплосиловыми установками тепла в работу.
