Лекц / pdf / 3 Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики – это количественное выражение закона сохранения и превращения энергии.

Закон сохранения и превращения энергии является универсальным законом природы и применим ко всем явлениям. Он гласит: «запас энергии изолированной системы остается неизменным при любых происходящих в системе процессах; энергия не уничтожается и не создается, а только переходит из одного вида в другой».

Это утверждение и принимается в качестве пастулата первого начала термодинамики

имеем

dQ** = dL**; dQ = dQ* +dQ**

dQ = dQ* + dQ** = dU + dL

Q1,2 = Q1*,2 + Q1**,2 =U 2 -U1 + L1,2

уравнения первого начала термодинамики по балансу рабочего тела, и справедливы для реальных процессов . В обратимых процессах dL** = dQ** = 0

и уравнения первого начала термодинамики по внешнему балансу и балансу рабочего тела совпадают

Выражение удельной потенциальной работы можно представить в виде соотношения

dw = -vdp + pdv - pdv = pdv - d( pv )

из которого следует, что

dw = dl - d( pv ) ; dl = dw + d( pv )

и

dq = du + dw + d( pv ) , dq = d( u + pv ) + dw

Сумма удельной внутренней энергии ( u ) и потенциальной функции ( pv ) называется удельной энтальпией ( h = u + pv ) (Дж/кг).

Аналитическое выражение первого начала термодинамики

Значения удельных внутренней энергии и энтальпии простого тела однозначно определяются двумя независимыми переменными и могут быть представлены следующим образом:

u = f ( T ,v ); h = f ( T , p )

Изменения внутренней энергии и энтальпии простого тела, как функций состояния, в элементарных процессах являются полными дифференциалами и определяются соотношениями

Подставляя выражения полных дифференциалов внутренней энергии и энтальпии в уравнение первого начала термодинамики

dq = du + pdv = dh - vdp