3. Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики относится к числу фундаментальных законов природы, которые не могут быть выведены из какихто других законов. Его справедливость доказывают многочисленные эксперименты, в частности неудачные попытки построить вечный двигатель первого рода, т. е. такую машину, которая смогла бы как угодно долго совершать работу без подвода энергии извне.

В зависимости от условий протекания процесса в системе используют различные функции состояния, которые выводят из первого начала термодинамики. При этом вместо сложных биологических систем для получения выводов о превращениях массы и энергии используют упрощенные модели. Давление в системе при этом поддерживается постоянным, оно равно внешнему давлению. Такие процессы, протекающие при р = const, называются изобарными. Работа расширения, совершаемая при изобарном процессе, как известно, равна:

W = ρΔV,

где ΔV - приращение объема системы, равное разности объемов в состояниях 2 и 1.

Подставляя работу расширения в математическое выражение первого начала и проведя несложные преобразования, получаем:

Q_ρ = ΔE + pΔV = (E₂ + ρV₂) - (E₁ + ρΔV₁)

где Qρ - теплота изобарного процесса;

1, 2 - индексы, относящиеся к началу и концу процесса.

Величина (E+ pV) - функция состояния системы, обозначаемая через Н и называемая энтальпией:

H = E + ρV.

Соответственно, выражение можно записать в виде:

Q_p = Н₂ - Н₁ = ΔH.

Из данного выражения следует, что энтальпия - функция состояния, приращение которой равно теплоте, полученной системой в изобарном процессе.

Измерение приращения энтальпии в некотором процессе может быть осуществлено при проведении этого процесса в калориметре при постоянном давлении. Именно так проводили свои эксперименты А. М. Лавуазье и П. С. Лаплас, изучая энергетику метаболизма в живом организме.

В тех случаях, когда изменение состояния системы происходит при постоянном объеме, процесс называется изохорным. Изменение объема AV при этом равно нулю, и в соответствии с формулой работа расширения W = 0. Тогда из математического выражения первого начала термодинамики следует:

Q_v = ΔE.

Из вышеуказанного соотношения вытекает термодинамическое определение: внутренняя энергия - функция состояния, приращение которой равно теплоте QV, полученной системой в изохорном процессе. Следовательно, изменение внутренней энергии в некотором процессе может быть измерено при проведении этого процесса в калориметре при постоянном объеме. Следует, что при ρ = const приращения внутренней энергии и энтальпии связаны соотношением:

ΔH = ΔE + ρΔV.

Авторы: Дроздова М.В., Дроздов

<< Назад: Первое начало термодинамики. Понятия, характеризующие систему

>> Вперед: Закон Гесса

Рекомендуем интересные статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки:

▪ Коррекционная психология. Шпаргалка

▪ Товароведение. Шпаргалка

▪ Инвестиции. Конспект лекций

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Атомный секрет вечного блеска золота 20.06.2026

Золото издавна считается символом вечности и благородства не только из-за своей редкости, но и благодаря удивительной химической стойкости. В отличие от большинства металлов, оно не окисляется на воздухе, не тускнеет и не покрывается ржавчиной даже спустя тысячелетия. Эта уникальная инертность позволила золотым артефактам сохранять первозданный блеск с древних времен. Однако точный механизм такой защиты долго оставался загадкой для ученых. Недавнее исследование американских химиков-вычислителей раскрыло, что дело не просто в слабом взаимодействии с кислородом, а в особой атомной структуре поверхности металла. Сотрудники Тулейнского университета Санту Бисвас и Мэтью М. Монтемор провели детальное компьютерное моделирование, чтобы понять, как молекулы кислорода взаимодействуют с поверхностью золота. Ученые сравнили два основных типа атомных структур: "реконструированные" и "нереконструированные" поверхности. Было доказано, что природная способность золота к перестройке атомов играет кл ...>>

Смарфон Realme 16T 5G 20.06.2026

В сегменте доступных смартфонов с акцентом на длительную работу без подзарядки компания Realme представила интересную новинку - модель Realme 16T 5G. Главным преимуществом устройства стала по-настоящему впечатляющая батарея емкостью 8000 мАч, которая способна обеспечить до трех дней автономной работы при умеренном использовании. При этом инженерам удалось сохранить относительно компактный корпус толщиной менее 9 мм и вес всего 224 грамма, что делает смартфон удобным для повседневного ношения несмотря на внушительный аккумулятор. Смартфон оснащен большим 6,8-дюймовым LCD-дисплеем с высокой частотой обновления 144 Гц и пиковой яркостью до 1200 нит. Такое сочетание обеспечивает плавную картинку в динамичных сценах и комфортное восприятие контента даже под прямыми солнечными лучами. За производительность отвечает энергоэффективный процессор MediaTek Dimensity 6300, дополненный оперативной памятью LPDDR4X и накопителем UFS 2.2. Для эффективного отвода тепла во время продолжительных нагру ...>>

Проблема набора веса после 40 19.06.2026

С возрастом многие люди замечают, что поддерживать привычный вес становится все сложнее, даже если рацион и уровень активности существенно не меняются. Ученые из Каролинского института в Швеции раскрыли одну из ключевых биологических причин этого явления. Они показали, что с годами в жировой ткани замедляется процесс обновления липидов, из-за чего организм постепенно накапливает жир. Это естественное возрастное изменение объясняет, почему после 40 лет тело начинает "работать" иначе, способствуя набору веса. В долгосрочном исследовании специалисты наблюдали за жировой тканью 54 мужчин и женщин на протяжении в среднем 13 лет. Независимо от того, набирали участники вес или, наоборот, худели, у всех без исключения скорость липидного обмена в жировых клетках заметно снижалась. Жир в клетках обновляется все медленнее, и этот процесс происходит автоматически с течением времени. Те, кто не компенсировал замедление уменьшением калорийности питания, в среднем набирали около 20% от исходного в ...>>

Случайная новость из Архива Базовая станция ZTE Pre5G Massive MIMO 29.01.2015 Компания ZTE, специализирующаяся на выпуске коммуникационного оборудования, сообщила о завершении испытаний базовой станции сотовых сетей, в которой используется технология Massive MIMO (multiple input multiple output). Как утверждается, ZTE стала первой компанией, которая опробовала такое оборудование в полевых условиях в качестве последней проверки перед вводом в коммерческую эксплуатацию. Новая станция продемонстрировала рекордные показатели пропускной способности и эффективности использования частотного спектра. В станции используется фирменная технология, которая предваряет переход к сетям 5G. Она построена на пространственном мультиплексировании потоков и пользователей, которые используют аппараты 4G. По словам производителя, базовая станция с Massive MIMO позволила получить втрое большую пиковую скорость по сравнению с обычными базовыми станциями. Что не менее важно, средняя скорость передачи оказалась, по меньшей мере, в пять раз выше, чем у оборудования, эксплуатируемого сейчас. Производителю удалось заинтересовать несколько крупных международных операторов, которые наблюдали за испытанием и отметили, что его результаты превзошли их ожидания. Конфигурация станции Massive MIMO включает 128 антенн. При этом по размерам фронтальной проекции станция близка к существующим станциям с 8 антеннами. Что касается площади, необходимой для установки базовой станции, за счет интеграции антенн, радиочастотных и других блоков в единый модуль ее удалось уменьшить втрое.

Другие интересные новости:

▪ Графеновые маски

▪ Встраиваемый твердотельный накопитель SanDisk iNAND 7132

▪ Влияние стресса на структуру мозга

▪ Растения чувствуют и реагируют на температуру корней

▪ Газированный океан Энцелада

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Отелло. Крылатое выражение

▪ статья Как пошутил над Нилом Армстронгом командир второй лунной миссии? Подробный ответ

▪ статья Простая замена масла в двигателе. Личный транспорт

▪ статья Электроизгородь. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Двухканальный стабилизатор на микросхеме TDA2004. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026