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

▪ Теория управления. Шпаргалка

▪ История психологии. Шпаргалка

Смотрите другие статьи раздела Конспекты лекций, шпаргалки.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Электростанция на энергии морских волн 08.08.2024 Развитие возобновляемых источников энергии играет ключевую роль в борьбе с изменением климата и сокращении зависимости от ископаемого топлива. В этом контексте особое внимание привлекает инновационная технология, разработанная компанией Wave Swell Energy, которая недавно запустила первую в мире электростанцию, работающую на энергии морских волн. Проект, получивший название UniWave 200, является примером того, как естественные силы природы могут быть преобразованы в чистую и безопасную энергию. Электростанция UniWave 200 расположена у побережья острова Кинг в Австралии. Она использует энергию волн, чтобы производить электричество на уровне мегаватт. Принцип работы системы заключается в том, что волны нагнетают воздух в специальную камеру, создавая разность давлений. Эта разность приводит в движение турбину, которая и генерирует электричество. Такой подход не только эффективен, но и позволяет минимизировать воздействие на окружающую среду, что делает UniWave 200 примером экологически чистой технологии. Одним из главных достоинств технологии, разработанной Wave Swell Energy, является ее экологичность. Производство энергии на электростанции UniWave 200 не сопровождается выбросами вредных веществ в атмосферу, что отличает ее от традиционных источников энергии. Кроме того, установка имеет минимальное воздействие на морскую экосистему, поскольку она не требует использования движущихся частей, погруженных в воду, что снижает риск повреждения морской фауны. Электростанция UniWave 200 спроектирована таким образом, чтобы ее можно было легко адаптировать к различным условиям и требованиям. Модульная конструкция позволяет масштабировать систему для увеличения или уменьшения мощности в зависимости от потребностей конкретного региона. Это делает технологию пригодной для использования на самых разных побережьях, от крупных промышленных районов до отдаленных островов. Разработчики UniWave 200 уверены, что их технология обладает значительным потенциалом для снижения зависимости от ископаемого топлива и может внести существенный вклад в борьбу с изменением климата. В планах компании - внедрение подобных проектов по всему миру, что позволит существенно увеличить долю возобновляемых источников энергии в общем энергобалансе планеты. Проект UniWave 200 от компании Wave Swell Energy - это важный шаг на пути к устойчивому будущему. Он демонстрирует, как инновации в области энергетики могут способствовать решению глобальных экологических проблем. Использование энергии морских волн - это не только новый источник возобновляемой энергии, но и пример того, как человек может гармонично сосуществовать с природой, используя ее силы во благо человечества.

Другие интересные новости:

▪ Чехол Samsung Ultrasonic Cover для людей с плохим зрением

▪ Биометрический сканер Finger Vein Authentication Device

▪ Платформа Maxim hSensor для разработки носимых электронных устройств

▪ Собаки способны обнаруживать тепловое излучение

▪ Чем мельче, тем прочнее

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Аудио и видеонаблюдение. Подборка статей

▪ статья Шить деревянными иглами. Крылатое выражение

▪ статья Что является забавой королей? Подробный ответ

▪ статья Менеджер по приему частных и коммерческих объявлений. Должностная инструкция

▪ статья Линейные (софитные) галогенных ламп накаливания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Транзисторы полевые. Пары и сборки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026