December 03 2016 02:22:08
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
макроскопическая работа
Начала термодинамики

Закон сохранения энергии в термодинамике определяет изменение внутренней энергии равновесной термодинамической системы при обратимых процессах взаимодействия системы с окружающей средой. Если такой процесс взаимодействия осуществить в обратной последовательности, то система и окружающая среда вернутся в исходные состояния. Очень часто, но не всегда, для обратимости процесса достаточно, чтобы он протекал очень медленно, т.е. квазистатически. В этом случае система успевает следовать за процессом изменения внешних условий и переходить в новые равновесные состояния. Однако медленность процесса, вообще говоря, не всегда гарантирует его обратимость. Например, сколь угодно медленный процесс разрядки заряженного конденсатора через внешнее сопротивление является необратимым.

Обобщение огромного числа опытных фактов, выполненное в работах Ю.Р. Майера, Дж. Джоуля, Г. Гельмгольца и других ученых, привело к выводу о существовании двух обратимых процессов изменения внутренней энергии термодинамической системы. Во – первых, путем совершения макроскопической (механической) работы при изменения объема системы. Совершаемая макроскопическая работа описывается выражением

img043 ,                                               (2.3)

где 1 и 2 обозначают соответственно начальное и конечное равновесное состояние системы. Говорят, что работа совершается системой, если А12 > 0 , и говорят, что работа совершается над системой, если А12 < 0. Макроскопическая работа (2.3) осуществляется при квазистатическом регулярном движении всей или части поверхности, ограничивающей систему.

Во- вторых, за счет теплопередачи (путем совершения микроработы), когда объем системы сохраняется постоянным. С молекулярно-кинетической точки зрения теплопередача обусловлена обменом энергией теплового движения при соударениях частиц системы с частицами окружающей среды на границе системы.

Теплопередача характеризуется количеством теплоты Q. Система получает теплоту от внешней среды, если Q > 0, и система отдает теплоту внешней среде, если Q < 0. Отметим, что согласно опыту самопроизвольный перенос теплоты всегда происходит от системы с большой температурой к системе с меньшей температурой. Важно подчеркнуть, что количество теплоты является характеристикой процесса теплопередачи и зависит от условий, при которых он протекает.

В природе существуют три вида теплопередачи.

  1. Теплопроводность, которая наблюдается при непосредственном тепловом контакте систем за счет теплового движения частиц.

  2. Конвекция – перенос теплоты макроскопическим потоком газа или жидкости.

  3. Лучистый теплообмен, когда теплота переносится равновесным электромагнитным излучением, испускаемым заряженными  частицами при их тепловом движении.

Для нашего рассмотрения важен только первый вид теплопередачи – теплопроводность.

Первое начало термодинамики связывает изменения внутренней энергии с полученным количеством теплоты и совершаемой работой. Поскольку первое начало было сформулировано при разработке тепловых машин,которые преобразуют теплоту в работу, то соотношение между указанными тремя величинами обычно записывается в виде

Q = U2 – U1 + A12 .             (2.4а)

Согласно данному уравнению количество теплоты Q, полученное системой, расходуется  на изменение U2 – U1  внутренней энергии и совершение работы А12 при переходе системы из равновесного состояния 1 в равновесное состояние 2. Первая математическая формулировка первого начала термодинамики дана Р. Клаузиусом в 1850г., который ввел понятие внутренней энергии.

Уравнение (2.4а) справедливо, если энергообмен между системой и внешней средой происходит обратимым образом и только через поверхность системы.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.04 секунд 4,189,914 уникальных посетителей