Законы термодинамики.

Законами, постулатами или началами термодинамики называют такие положения теории, которые не доказываются, не выводятся, а формулируются как первоначальные.

Их справедливость подтверждается на практике правильностью вытекающих выводов.

В термодинамике формулируются три начала: нулевое начало термодинамики, первое начало термодинамики и второе начало термодинамики.

Нулевое начало термодинамики – совокупность утверждений, необходимых и достаточных для количественного определения температуры, может быть сформулировано следующим образом:

- любая термодинамическая система имеет параметр, называемый температурой;

-  любые части системы, не разделенные адиабатными перегородками, имеют одинаковую температуру;

- в случае гомогенной системы задание t, p(или V) и масс компонентов однозначно определяет состояние системы.

Первое начало термодинамики – совокупность утверждений, необходимых и достаточных для количественного определения понятий внутренней энергии и теплоты, может быть сформулировано следующим образом:

- любая термодинамическая система имеет параметр, называемый внутренней энергией;

-  внутренняя энергия системы равна сумме внутренних энергий ее пространственных частей;

- изменение внутренней энергии закрытой системы в произвольном термодинамическом процессе равно сумме термодинамической работы и теплоты процесса.

– уравнение первого начала термодинамики (1)

– термодинамическая работа, совершаемая над системой.

– теплота, подводимая к системе.

Для элементарного процесса уравнение первого начала термодинамики записывается следующим образом:

(2)

Второе начало термодинамики – совокупность утверждений, необходимых и достаточных для количественного определения понятий энтропии и абсолютной температуры, может быть сформулировано следующим образом:

- любая термодинамическая система имеет параметр, называемый энтропией;

- изменение энтропии закрытой термодинамической системы в любом элементарном равновесном процессе равно отношению теплоты этого процесса к некоторой температуре, называемой абсолютной температурой системы;

– уравнение второго начала термодинамики (3)

- изменение энтропии той же системы, но в элементарном неравновесном процессе больше, чем в равновесном;

, (без отвода тепла) (4)

- энтропия указанной системы равна сумме энтропий ее пространственных частей.

Свойства энтропии

1. В адиабатном равновесном процессе энтропия не меняется.

.

2. Изменение энтропии в изотермном равновесном процессе равно отношению теплоты этого процесса к температуре

(5)

отсюда

.

3. В любом неравновесном процессе без отвода тепла энтропия обязательно возрастает:

. (6)

Основное уравнение термодинамики

Рассмотрим элементарный равновесный процесс.

Из уравнения (2) для элементарного процесса имеем

.

Из уравнения второго начала термодинамики (3) можем записать:

.

Работа над системой

.

Тогда для равновесного процесса можем записать:

. – основное уравнение термодинамики (7)

Энтальпия

Энтальпией называют параметр, который для систем с однородным давлением вводится соотношением

, [Дж].

Иногда ее называют тепловой функцией или теплосодержанием.

Удельная изобарная теплоемкость – с_р

Удельная изобарная теплоемкость – с_V

Отношение теплоемкостей – k = с_р / с_V