Термодинамиканың 1-ші бастамасы
Жүйені құрайтын денелердің макроскопиялық құрылысын ескермей, бір-бірімен энергия алмасатын жүйелердегі физикалық процестерді қарастыратын физиканың тарауы-термодинамика.
Термодинамиканың 1-ші бастамасы жылулық процестерге қолданылатын энергияның сақталу заңының жалпылама түрі деп қарастырылады және энергияның сандық және сапалық түрінің бір-біріне түрленуін сипаттайды.
Ішкі
энергиясы
газ сырттан
жылу алады, сөйтіп өзінің ішкі энергиясын
шамаға өзгертіп А жұмыс істейді.
Келісім
бойынша жүйенің алған жылуын оң, жүйенің
сыртқы күштерге қарсы істеген жұмысын
да оң мәнді деп есептейді. Энергияның
сақталу заңына сәйкес жүйе бір күйден
екінші күйге қандай әдіспен өтсе де,
оның ішкі энергиясының өзгеруі
бірдей, әрі жүйенің алған жылуы мен (
)
жүйенің сыртқы күштерге қарсы істеген
жұмысының (А) айырымына тең:
немесе
(9.19)
(9.19)
өрнегі термодинамиканың 1-ші бастамасының
математикалық теңдеуі (
және
ішкі энергия бірдей бірлікпен өлшенеді),
ол былай оқылады: жүйеге берілген
барлық жылу оның ішкі энергиясын
арттыруға және жүйенің жұмыс істеуіне
кетеді.
Егер
жүйеге берілген шексіз аз жылу (
)
салдарынан оның ішкі энергиясы аз шамаға
(
)
өзгеріп, шексіз аз, яғни болар-болмас
жұмыс істесе (
),
онда термодинамиканың бірінші бастамасының
өрнегін осыған сәйкес нақты түрде былай
жазады:
(9.20)
Бірақ бұл өрнекті көбіне толық дифференциал түрінде жазады
(9.21)
және осыны термодинамиканың 1-ші бастамасының өрнегі деп қабылдаймыз. Соңғы формуладан жылу да жұмыс пен энергия сияқты джоульмен (Дж) өлшенетінін байқаймыз. (9.19) энергияның сақталу заңының салдары ретінде жазылды. Оны төмендегі түрде де жазуға болады:
,
(9.22)
мұнда
-сыртқы
күштердің жүйенің (газдың) кедергісін
жеңуге қарсы істеген жұмысы. Олай болса
жүйенің (газдың) ішкі энергиясын
сырттан алған жылу (немесе оны қыздыру)
және сыртқы күштердің жұмысы арқылы
арттыруға болады (газды қысқанда
сыртқы күштер жұмыс істейді де, газ
қызады, олай болса оның ішкі энергиясы
артады).
Егер
жүйе (газ) периодты түрде бастапқы
қалпына оралса, оның ішкі энергиясының
өзгерісі
.
Ендеше (9.19) формуладан
(9.23)
Термодинамиканың
1-ші бастамасынан, әрі (9.23) формуладан
да көрініп тұрғандай сырттан берілген
энергиядан артық жұмыс істейтін периодты
қайталанып тұратын машина жасауға
болмайды (термодинамиканың 1-ші
бастамасының екінші түрлі анықтамасы),
яғни мәңгілік двигательдің бірінші
түрін жасау мүмкін емес, әйтпесе
болар еді.
Сұрақтар
Термодинамиканың 1-ші бастамасы нені түсіндіреді?
Термодинамиканың 1-ші бастамасын математикалық түрде
өрнектеңіздер және тұжырымдаңыздар.
Термодинамиканың 1-ші бастамасынан қандай қорытынды
шығарамыз?