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:

▪ Аудит. Конспект лекций

▪ Психология личности. Шпаргалка

▪ Фармакология. 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:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Мост напечатан на 3D-принтере 24.10.2017 В городе Гемерт, находящегося на юго-востоке Голландии, открыт первый в мире бетонный мост, построенный при помощи технологий трехмерной печати. Конструкции этого моста, на строительство которого ушло три месяца, состоят из 800 слоев бетона. При этом, в строительстве использовался не обычный бетон, а особый высокопрочный бетон, предназначенный специально для строительного трехмерного принтера. "Новый мост весьма невелик. Но он был построен при помощи трехмерного принтера, что делает его уникальным и единственным таким в мире на сегодняшний день" - рассказывает Тео Сэлет (Theo Salet), представитель Технологического университета Эйндховена (Eindhoven University of Technology), - "Одним из преимуществ технологии строительной трехмерной печати является то, что трехмерный принтер укладывает бетон только в необходимых для этого местах. В результате расходуется меньшее количество строительных материалов, чем при традиционном методе, когда обычный бетон заливается в предварительно подготовленные деревянные формы (опалубку)". Перед сдачей сооружения в эксплуатацию, мост с 8-метровыми пролетами был проверен на безопасность специалистами строительной компании BAM Infra. Несмотря на то, что мост предназначен исключительно для движения по нему велосипедистов, его конструкция способна выдержать вес грузовика, нагруженного двумя тоннами груза. "Сейчас мы смотрим на будущее строительных технологий" - рассказывает Маринус Шиммель (Marinus Schimmel), руководитель компании BAM Infra, - "Мы уже давно ищем новые методы и подходы, которые позволят возводить объекты городской инфраструктуры с меньшими затратами и с большей скоростью. И в данном случае мы получили убедительные доказательства того, что для трехмерной печати требуется меньшее количество строительных материалов, человеческих ресурсов, а при ее использовании практически не получается никаких отходов".

Другие интересные новости:

▪ Найдена причина импульсивного поведения

▪ Металлические жидкие сплавы с рисунками

▪ Планшет нового типа от Lenovo

▪ Тайна ярких расцветок тропических птиц раскрыта

▪ Декодер для чтения мыслей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья Огден Нэш. Знаменитые афоризмы

▪ статья Кто обитал на Олимпе, а кто - на Парнасе? Подробный ответ

▪ статья Слив сжиженного газа в групповые резервуарные установки. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Радиационный индикатор в радиоприемнике. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядно-разрядное устройство для аккумуляторной электродрели. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026