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:

▪ Налоги и налогообложение. Конспект лекций

▪ Основы медицинских знаний. Шпаргалка

▪ История Украины. Важнейшие исторические даты и события. Шпаргалка

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 Умное одеяло Xiaomi Mijia Smart Electric Blanket 08.10.2025 Компания Xiaomi, известная своими инновациями в сфере бытовой электроники, представила очередное устройство, объединяющее комфорт и интеллектуальные функции. Новинка под названием Mijia Smart Electric Blanket (Single Model) выходит на рынок именно в преддверии холодного сезона и обещает превратить обычный сон в продуманную технологическую процедуру. Пока продукт собирает средства на краудфандинговой платформе Youpin в Китае, желающие могут приобрести его по сниженной цене 179 юаней (около 25 долларов). После завершения кампании стоимость вырастет до 239 юаней, что эквивалентно примерно 34 долларам США. Начало поставок запланировано на 24 октября 2025 года, и судя по интересу покупателей, новинка имеет все шансы стать очередным хитом в экосистеме умных устройств Xiaomi. Размеры одеяла составляют 1,8 на 0,8 метра, что делает его подходящим для односпальной кровати. Под мягкой полиэстеровой тканью скрыта система нагревательных элементов мощностью 80 Вт, вплетенных в материал таким образом, чтобы тепло распределялось равномерно. Xiaomi подчеркивает, что в конструкции применена тройная система изоляции, которая предотвращает перегрев и обеспечивает стабильную температуру по всей поверхности, исключая риск короткого замыкания или локального перегрева. Главное преимущество устройства заключается в интеллектуальном управлении. Пользователь может регулировать температуру через встроенный контроллер или подключить одеяло к фирменному приложению Mijia, где доступны сценарии автоматизации и тонкая настройка параметров. При желании можно объединить его работу с другими устройствами экосистемы Xiaomi или активировать команды с помощью голосового ассистента Xiao AI. Разработчики предусмотрели и "умный спящий режим", который автоматически изменяет температуру в течение ночи. Например, к моменту засыпания одеяло прогревает постель, затем слегка снижает нагрев, чтобы не создавать перегрева.

Другие интересные новости:

▪ Дизельный дым вредит сердцу и сосудам

▪ Очки с массажем

▪ Электромобиль Polestar 2

▪ Chevrolet Volt нового поколения с умной системой подзарядки

▪ Макрофаги в условиях гипоксии

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиоэлектроника и электротехника. Подборка статей

▪ статья Аредовы веки. Крылатое выражение

▪ статья Что такое антропология? Подробный ответ

▪ статья Чабер крымский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Маршрутный компьютер для электровелосипеда. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усилитель мощности на комплементарных транзисторах с полной симметрией плеч для обеих полуволн усиливаемого сигнала и с двойным дифференциальным каскадом на входе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026