22)Внутренняя энергия системы, работа и теплота

Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы.Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы.

Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в

другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую.

Можно определить только изменение внутренней энергии: .

Количеством теплоты назыв. энергия, которую получает или отдает тело при теплопередаче. Если два тела имеющих разные температуры, привести в тепловой контакт, то возникает процесс теплопередачи, который всегда направлен от более горячего тела к более холодному.

Процесс теплопередачи перкращается, когда температуры обеих тел станут равными. В результате, от горячего тела холодному будет передано некоторое кол-во теплоты, зависящее от массы тел, рода вещ-ва и первоначальной разности температур. Обмен механической

энергией характеризуется совершенной работой А, а обмен

внутренней энергией – количеством переданного тепла Q. Если U=0 то согласно первому началу термодинамики А=Q, т.е. нельзя построить периодически действующий двигатель, который совершал бы бóльшую работу, чем количество сообщенной ему извне энергии. Иными словами, вечный двигатель первого рода невозможен. Это одна из формулировок первого начала термодинамики.

23)Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам идеальных газов. Адиабатный процесс

Первое начало термодинамики, один из двух основных

законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для систем, в которых существенное значение имеют тепловые процессы. П. н. т. было сформулировано в середине 19 в. в результате работ Ю. Р. Майера, Дж. Джоуля и Г. Гельмгольца (см. Энергии сохранения закон). Согласно П. н. т., термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счёт своей внутренней

энергии или каких-либо внешних источников энергии. П. н. т. часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя 1-го рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.При сообщении термодинамической системе некоторого количества теплоты Q в общем

случае происходит изменение внутренней энергии системы

DU и система совершает работу А:Q = DU + A . П. н. т. утверждает, что U является функцией состояния системы, то есть каждое состояние термодинамической системы характеризуется определённым значением U, независимо от того, каким путём система приведена в данное состояние (в то время как значения Q и А зависят от процесса, приведшего к изменению состояния системы). При исследовании термодинамических свойств физической систем П. н. т. обычно применяется совместно со вторым началом термодинамики. Первое начало

термодинамики: при изобарном про

цессе; прu изохорном процессе (A=0);

при изотермическом процессе ( U=0).

Адиабатный процесс процесс, происходящий в физической

системе без теплообмена с окружающей средой. А. п. можно

осуществить в системе, окруженной теплоизолирующей

(адиабатной) оболочкой. Пример такого А. п. — рабочий

такт тепловой машины, при котором газ (пар) расширяет

ся в цилиндре с теплоизолирующими стенками и поршнем,

при отсутствии необратимых превращений работы трения

в теплоту.  А. п. можно реализовать и при отсутствии

адиабатной оболочки; для этого он должен протекать

настолько быстро, чтобы за время процесса не произошло

теплообмена между системой и окружающей средой. Так

происходит, например, сжатие газа ударной волной, при

котором газ, не успевая отдать выделившуюся теплоту,

сильно нагревается. При скорости волны порядка 1 км/сек

(скорости, достигнутой современными сверхзвуковыми

самолётами) и сжатии воздуха под действием ударной

волны в 4 раза температура воздуха повышается до 700°С.

Адиабатное расширение газа с совершением работы против

внешних сил и сил взаимного притяжения молекул вызывает

его охлаждение. Такое охлаждение газов лежит в основе

процесса сжижения газов. А. п. размагничивания

парамагнитных солей позволяет получить температуры,

близкие к абсолютному . А. п. могут протекать обратимо и

необратимо. В случае обратимого А. п. Энтропия системы

остаётся постоянной. Поэтому обратимый А. п. называют

ещё изоэнтропийным. На диаграмме состояния системы

он изображается кривой, называемой адиабатой или

изоэнтропой. В необратимых А. п. энтропия возрастает.