Том 1 (1134473), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Таким образом, связь двух основных международных систем единиц — старой (СГС) и новой (СИ) осуществляется достаточно п росто. Для кратных и дольных произведений единиц рекомендуются следующие приставки. ОСНОВБ! ТЕРМОДИНАМИКИ ГЛАВА 1 ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ ч 1. Энергия. Закон сохранения и превращения энергии Неотъемлемым свойством (атрибутом) материи является движение; оно неуничтожимо, как сама материя. Движение материи проявляется в разных формах, которые могут переходить одна в другую. )1!ерой движения материи является энергия. Количественно энергия выражаетси определенным образом через параметры, характерные для каждой конкретной формы движения, и в специфических для этой формы единицах. Так, для поступательного движения свободной массы энергия выражается величиной гга псов (гп — масса, п — скорость).
Энергия электрического тока равна произведению гЕ (е — количество электричества, Š— разность электростатических потенциалов). Указанные, как н другие возможные единицы измерения энергии, качественно своеобразны. В систеые единиц СИ (см. стр. 21) единицей энергии !теплоты и работ г) является джоуль (дж), равный работе силы и ! и на пути в 1 и. ! дж=)и л . В системе единиц СГС единицей внергии являлся грг. 1 грг равен ! дии ель Очевидно, 1 грг=!0 г дж.
Широко распространеннвя единица энергии (теплоты) к а л о р и я является в настоящее время внесистемной единицей, доп)скгемой для временного применения на период перехода к единипам свстемы СИ, т. е. к джоулям. Используемая в настоящее время калория не связывается с тепловыми свойствами воды и по определению прирввнивается определенному числу джоулеи: 1 кал равна 4,!868 джоуля. Эта единица используется в теплотехнике и может быть названа гпгпловмхиичгской калорией.
В термохимии используетси несколько отличная единица, приравненная к 4,1840 джоуля н называемая терлгохимической калорией. Целесообразность ее применения в настояшее времи и в ближайшем будущем связана с удобством использования обширнгго собран. ного в справочных изданиях экспериментального термохи ыическогс материала, выраженного в этих единицах. При превращении одной формы движения в другую энергии исчезнувшего и появившегося движения, выраженные в различных единицах, эквивалентны между собой, т.
е. энергия исчезнувшего движения находится в постоянном количественном отношении к энергии возникшего движения. Это отношение ие зависит от величин энергий двух форм движений и от конкретных Гл, ! Первый закон термодиналпки обстоятельств, прп которых произошел переход одной формы движения в другую.
Так, при превращении энергии электрического тока в энергию хаотического молекулярного движения всегда один джоуль электрической энергии превращается в 0,239 кал энергии молекулярного движения. Таким образом, энергия как мера движения материи всегда проявляется в качественно своеобразном виде, соответствуюшем данной форме движения, и выражается в соответствующих единицах измерения. С другой стороны, она количественно отражает единство всех форм движения, их взаимную преврашаемость и неразрушимость движения. Изложенный выше закон эквивалентных превращений энергии является физическим опытным законом. В нем находит свое естественно-научное выражение философское положение о неразрушимости движения как атрибута материи. Закон эквивалентных превращений энергии может быть высказан иначе, а именно в виде закона сохранения и превращения энергии:энергия не создается и не разрушается; при всех процессах и явлениях суммарная энергия всех частей материальной системы, участвующих в данном процессе, не увеличивается и не уменьшается, оставаясь постоянной.
Закон сохранения и превращения энергии является универсальным в том смысле, что он применим к явлениям, протекающим в сколь угодно больших телах, представляющих совокупность огромного числа молекул, и к явлениям, происходящим с участием одной илн немногих молекул. Для различных форм механического движения закон сохранения энергии уже давно высказывался в качественной форме (Декарт — 1640) и количественной форме (Лейбниц — !697). В трудах М. В. Ломоносова содержатся отчетливые высказывания о преврзщаемости различных форм движения и сохранении движения при этих превращениях. Это видно из следующих цитат: «Очевидно, что имеется достаточное основание теплоты в движении. А так как движение не может происходить без материи, то необходимо, чтобы д о с т а т о ч н о е о с н о в а.
ние теплоты заключалось в движении какойто матер и и». «Тепло с о с т о и т в о в н у т р е н н е м д в и ж е и и и в е щ е. с т в а» (1744 — 1749) (М. В. Ломояосов. Сочинения, том 2, стр. 9 и ! 1, перевод Б. Н. Меншуткина). цывсе перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколь. ко чего у одного тела отнимается, столько присовокупится к другому... Сейвсеобщий естественный закон простирается и в сал»ые правила движения„.» (1760) (М, В. Ломоносов.
Сочинения, том 3, стр. 383). Для взаимных превращений теплоты и работы (см. ниже) закон сохранении энергия был доказан как естественно научный закон исследованиями Ю. Р. Майера, Гельмгольца и Джоуля, проведенными е сороковых годах прошлого века. З 2. Теплота и работа Пользуясь законом эквивалентных превращений, можно энергии различных форм движения выражать в единицах, характерных для одного вида энергии (одной формы движения), и затем производить операции сложения, вычитания и др. 5 2. Теплота и работа Изменения форм движения при переходе его от одного тела к другому н соответствующие превращения энергии весьма разнообразны. Формы же самого перехода движения и связанных с ним переходов энергии могут быть разбиты на две группы.
В первую группу входит только одна форма перехода движения путем хаотических столкновений молекул двух соприкасающихся тел, т. е. путем теплопроводиости (и одновременно путем излучения). Мерой передаваемого таким способом движения является ртеллорта. Во вторую группу включаются различные формы перехода движения, общей чертой которых является перемещение масс, охватывающих очень большие числа молекул (т. е. макроскопическцх масс), под действием каких-либо сил.
Таковы поднятие тел в поле тяготения, переход некоторого количества электричества от большего электростатического потенциала к меньшему, расширение газа, находящегося под давлением, и др. Общей мерой передаваемого такими способами движения является работа. Работа в различных случаях может быть качественно своеобразна, но любой вид работы всегда может быть полностью превращен в работу поднятия тяжести н количественно учтен в этой форме. Теплота и работа характеризуют качественно н количественно две различные формы передачи движения от одной части материального мира к другой.
Передача движения есть своеобразное сложное движение материи, две основные формы которого мы различаем. Теплота н работа являются мерами этих двух сложных форм движения материи, и их следует рассматривать как виды энергии". Общим свойством теплоты н работы является то, что они имеют значение только в течение отрезков времени, в которые протекают эти процессы. При передаче движения в одних телах уменьшается движение в тех или иных формах и убывает соответствующав энергия, одновременно в других телах увелнчнваегся движение в тех же или других формах и возрастают соответствующие виды энергин.
Мы не говорим о запасе теплоты нли работы в каком-либо теле, а только о теплоте и работе известного процесса. После его окончания о наличии в телах теплоты или работы говорить не приходится. Это положение разделяется не всеми физико-химиками. Существует точка зрения, по которой теплоту и работу ие следует считать видами энергии. 2б Гд У. Первый локон термодинамики 4 3. Предмет, метод и границы термодинамики ' Более строгое определение понятия внутренней энергии системы будет дано и дальнейшем (стр. 31).
Термодинамика является одним из основных разделов теоретической физики. Предметом термодинамики является изучение законов взаимных превращений различных видов энергии, связанных с переходаыи энергии между телами в форме теплоты и работы. Сосредотачивая свое внимание на теплоте и работе, как формах перехода энергии при самых различных процессах, термодинамика вовлекает в круг своего рассмотрения многочисленные энергетические связи и зависимости между различными свойствами вещества и дает весьма широко применимые обобщения, носягцне название законов термодинамики.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
