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:

▪ Мировая экономика. Конспект лекций

▪ Страховое дело. Шпаргалка

▪ Всеобщая история. Шпаргалка

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 Туман убивает деревья 20.05.2002 Как установили географы из Бернского университета (Швейцария), для деревьев опасны не только кислотные дожди, но и туман. Опыты, проведенные в сосновых лесах на востоке Баварии (Германия), показали, что мельчайшие капельки тумана поглощают из воздуха любые загрязнения в 25 раз эффективнее, чем это могут сделать сравнительно крупные дождевые капли. Исследователи догадывались об этом и раньше, но не могли измерить, много ли воды с растворенными в ней загрязнениями приносит туман. Количество воды, выпавшее с дождем, легко измерить дождемером, представляющим собой просто ведро стандартных размеров. Чтобы измерить объем воды, принесенной облаком тумана, ученые использовали сложную аппаратуру, которая регистрировала размеры капелек тумана, количество капелек каждого размерного класса и скорость воздушных течений, несших туман. В итоге оказалось, что туман принес в лес за пятимесячный период измерений столько же загрязняющих веществ, сколько дождь. В основном эти загрязнители - кислотообразующие окислы серы и азота. Кроме того, измерялась кислотность тумана. Он оказался в 10 раз кислее, чем самый кислый дождь. Обволакивая кроны, кислотный туман может обжигать листву. Возможно, поэтому в горных лесах Швейцарии, где туманы особенно часты, у каждого пятого дерева крона сильно прорежена.

Другие интересные новости:

▪ NAND-флеш дешевеет

▪ Солнечные элементы для систем передачи лазерной энергии

▪ Самая маленькая телекамера

▪ Защищенный смартфон Dewalt MD501

▪ Долголетняя акулья дружба

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрик в доме. Подборка статей

▪ статья Кронштейн для электробритвы. Советы домашнему мастеру

▪ статья Кто остался жив благодаря многочисленным укусам огненных муравьев? Подробный ответ

▪ статья Гаультерия лежачая. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Установка, подключение, фазировка бытовой розетки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Трансивер HDK-97. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026