Sheria ya kwanza ya Thermodynamics - ni mwanzo wa vitu vyote

somo la kujifunza thermodynamics ni nishati katika aina zote yake na, muhimu zaidi, mabadiliko ya nishati kutoka aina moja hadi nyingine. Hivyo hutokea kwamba neno asili ya siku za mwanzo za utafiti katika uwanja wa utafiti wa nishati, na wakati huo kuwa orodha ya tofauti aina ya nishati ilikuwa bado ndogo - mitambo na mafuta. Kwa hiyo, jina "Thermodynamics" kwa usahihi zaidi kutafakari kiini cha kitu - harakati (uhamisho), na joto kubadilika katika kazi mitambo na kinyume chake. Hatua kwa hatua ya dhana ya sifa za mifumo ya joto: joto ya fusion, uwezo joto, na, hatimaye, kitengo cha joto - calorie (1772 M.Vilke). Itachukua muda na kuwa yaliyoandaliwa sheria ya kwanza ya Thermodynamics, bali kila hoja ilikuwa ni matokeo ya kazi ngumu ya watafiti wengi.

Kujifunza sheria ya Thermodynamics ni baadhi ya mikataba iliyopitishwa, kuruhusu utafiti kuonyesha kitu na kubainisha sifa zake kuwa alisoma. Malengo ya utafiti zinawakilishwa na mifumo ya C. ya idadi kubwa ya chembe. Kama mfumo unaweza kuamua mipaka ya kiasi fulani, inaitwa mwili. Hapa na kulikuwa na mshiriki mkubwa katika hatua thermodynamic: Mfumo wa chembechembe zilizomo katika kiasi fulani - gesi bora. Katika mchakato wa nishati mabadiliko ya mfumo thermodynamic mabadiliko hali yake, na mabadiliko haya ilivyoelezwa na seti ya dhana - vigezo mchakato. Kama vigezo kuchukua joto T, kiasi V na shinikizo P, inatosha kueleza yao mchakato wowote thermodynamic. Mifumo yote ni kuchukuliwa tu kwa majimbo msawazo. uanzishwaji wa msawazo, kwa mfano, joto, - joto mchakato wa kuhamisha - kitu ambacho cools na jua kali kitu. Katika hali hii, idadi ya "kulipwa - kupokea", kama sheria ya kwanza ya Thermodynamics, itakuwa sawa. Na hapa lipo tatizo kubwa ni kwamba kwa karne, wanasayansi kuamua: Search washiriki wa kimetaboliki nishati na kuamua majukumu yao katika mchakato.

msingi wa nadharia ya thermodynamics vifaa 3 sheria. Ni kudhani kuwa mwili unaweza kunyonya nishati, kuongeza wake wa ndani (kwa mfano, joto) na / au kwa sababu ya nishati yake ya ndani ya kufanya kazi kushinda majeshi ya nje (kwa mfano, kusukuma plunger). Kwa hiyo, sheria ya kwanza ya Thermodynamics kutibiwa kama ifuatavyo: mabadiliko katika ndani ya nishati U mwili ni jumla ya nishati kufyonzwa nishati yao Q na majeshi ya nje A. Kimahesabu, hii ni walionyesha kwa mabadiliko infinitesimal kama ifuatavyo:

du = DQ + Da (1)

Kwa kweli, ni sheria ya uhifadhi wa nishati, tunaweza kusema, sheria ya maisha.

Mali taratibu thermodynamic ni kawaida kuchukuliwa katika mfano, ambapo kati ya kazi inachukua gesi kamili ambayo inaweza kuwa moto na / au kufanya juu yake mitambo kazi vikosi vya nje (compression - upanuzi) kupitia piston, na moja ya vigezo - shinikizo P, kiasi V na joto T - ni mara kwa mara. Maombi ya sheria ya kwanza ya Thermodynamics kwa izoprotsessam kuamua vyanzo vya nishati kupokea kwa hali maalum.

Isochoric mchakato ina maana kwamba V = const. Kutokana na ukweli kuwa kazi mitambo haipatikani, kwa sababu kiasi haibadiliki kwa kuchemsha tu inaweza kuongeza nishati ya ndani, na kisha: Da = PDV = 0, na hivyo du = DQ na inaweza kuamua kutokana na uhusiano:

DQ = (m / M) * CV * Kumb (2)

Hivyo, isochoric mchakato ni kutokana na kuongezeka kwa joto.

Isobaric unahusisha p = const, na hali hii ni kuridhika kama maji ya kazi wakati moto hufanya kazi mitambo, kwa mfano, harakati ya piston. Ukiwasha kuomba kujieleza kwa joto nishati, na equation ya Mendeleev-Clapeyron, mtu anaweza kwa urahisi kupata maelezo ya kuhesabu mitambo ya uendeshaji wa gesi :

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

R - gesi ya mara kwa mara, na maana yake ni kazi ya kuongeza kiasi cha gesi katika kiasi cha mole moja, iwapo mabadiliko ya joto kwa shahada Kelvin. Hitimisho: chini isobaric mchakato wa gesi kujaza nishati joto (2) na hutumia sehemu ya kuongezeka nishati ya ndani kwa ugani (3).

mchakato ambao T = const, katika thermodynamics kuitwa isothermal. Asili yake ni kwamba kwa joto ya nishati ya ndani hutumika kikamilifu katika kazi ya majeshi ya nje preodoleniiyu. sheria ya kwanza ya Thermodynamics kwa izoprotsessov unaonyesha kuwa kudumisha mara kwa mara joto la mwili wa nishati yake ya ndani inafanya kwa ajili ya gharama za kufanya kazi mitambo, na inategemea mabadiliko shinikizo. Mahesabu ya gharama ya nishati inaweza kutoka kujieleza:

Q = A = (m / M) * R * T * (ln (P1 / P2)).