I закон термодинамики

Термодинамический процесс
Термодинамический процесс (процесс) – всякое изменение параметров состояния рабочего тела, происходящее при тепловом и механическом взаимодействии рабочего тела с внешней окружающей средой.
Для изучения процессов используют их графическое изображение в системе координат P и V – называемый P-V диаграммой.

Прямой термодинамический процесс
Из графика видно, что при переходе газа из начального состояния 1 в конечное состояние 2 (1-a-b-c-d-2) происходит понижение давления и увеличение удельного объема газа -расширение газа.
Такой процесс считается прямым.

Обратный термодинамический процесс
Из графика видно, что при переходе газа из состояния 2 в состояние 1 (2-d-c-b-a-1) происходит повышение давления и снижение удельного объема газа – сжатие газа.
Такой процесс считается обратным.

Таким образом, характерным свойством термодинамических процессов является их обратимость.
Это значит:
что если при расширении из состояния 1 газ проходит через промежуточные состояния a,b,c,d, то при обратном процессе сжатия из состояния 2 газ проходит через те же промежуточные состояния, но в обратной последовательности d,c,b,a, т.е. возвращается в начальное состояние 1.
Вывод: в результате протекания сначала прямого, а затем обратного процессов в термодинамической системе ни каких изменений не произойдет.

Закон сохранения энергии
Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую.

Способы изменения внутренней энергии

Внутренняя энергия газа
Внутренняя кинетическая энергия
Зависит от скорости движения и массы молекул.
Зависит от температуры и при ее повышении увеличивается.
Внутренняя потенциальная энергия
Обусловлена силами взаимодействия между молекулами и зависит от расстояния между ними.
Внутренняя энергия газа = 0 при нормальных физических условиях.

Изменение внутренней энергии

Работа расширения
Работа совершается только при изменении объема.
Пусть в цилиндре тепловой машины перемещается поршень площадью F из положения I в положение II. Это перемещение происходит при расширении газа, т.е. с увеличением объема.
При перемещении поршня на расстояние ∆S 1 кг газа совершит элементарную работу:

Работа, совершаемая газом

Изображение работы

I закон термодинамики
внутренняя энергия определяется только состоянием системы, причем изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:
ΔU = Lвнешн + Q

Если при нагревании газ расширяется и при этом совершает работу L, то первый закон термодинамики можно сформулировать по-другому:
Q = ΔU + L
Теплота, подводимая к газу, расходуется на совершение работы и изменение его внутренней энергии.

I закон термодинамики и изопроцессы

I закон термодинамики и изопроцессы

Адиабатный процесс
– это модель термодинамического процесса, происходящего в системе без теплообмена с окружающей средой.
Линия на термодинамической диаграмме состояний системы, изображающая равновесный (обратимый) адиабатический процесс, называется адиабатой.

I закон термодинамики и изопроцессы
V
р
1
2
ИЗОТЕРМА
АДИАБАТА
V
р
2
1