Основы термодинамики

Термодинамика – теория тепловых процессов, в которой не учитывается молекулярное строение тел.
Термодинамика была создана в середине XIX века после открытия закона сохранения энергии. В ее основе лежит понятие внутренняя энергия.

Внутренняя энергия макроскопического тела равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения всех молекул (или атомов) тела и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом (но не с молекулами других тел).

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре.
Внутренняя энергия зависит от макроскопических параметров: температуры и объема.

При расширении газа сам газ совершает работу:
Работа газа
A’ = p (V2-V1)
При сжатии газа над газом совершается работа :
A = - A’
A = - A’ = - p ∆V

Геометрическое истолкование работы:
A’ = p1(V2-V1) = |ab|*|ac|
Работа численно равна площади фигуры под графиком зависимости p(v) и ограниченного объемами V1 и V2

ЗАКОНЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

I Закон термодинамики:
Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.
∆U = A + Q

Изобарный процесс:
Q = ∆ U + A’;
Передаваемое газу количество теплоты идет на изменение его внутренней энергии и на совершение им работы при постоянном давлении.
Применение I Закона термодинамики к различным процессам:

Изохорный процесс:
∆ U = Q;
Если газ нагревается, то Q>0 и ∆ U>0,
при охлаждении газа Q<0 и ∆ U = U2-U1<0.

Изотермический процесс:
Q = A’;
Если газ получает теплоту (Q>0), то A’>0,
газ отдает теплоту окружающей среде (термостату), Q<0 и A’<0.

Адиабатный процесс:
Адиабатный процесс – процесс в теплоизолированной системе.
Q = 0, ∆ U = A;
При расширении газа сам газ совершает положительную работу (A’>0) и внутренняя энергия его уменьшается – газ охлаждается.