1. Предмет термодинамики. Понятие термодинамической системы. Виды термодинамических систем. Внутренняя энергия термодинамической системы. Внутренняя энергия идеального газа, формула для ее расчета.

Термодинамикой называют раздел науки и техники, исследующий процессы преобразования и использования энергии, потому можно утверждать, что предметом ее служат различные как физические, так и химические явления, обусловленные превращениями энергии.

Термодинамическая система - совокупность макроскопических тел, которые могут взаимодействовать между собой и с др. телами (внешней средой) обмениваться с ними энергией и веществом.

Термодинамические системы бывают трех видов: 1. Изолированные (нет обмена ни веществом, ни энергией с окружающей средой). 2. Закрытые (замкнутые) (нет обмена веществом с окружающей средой). 3. Открытые (есть и энерго- и массообмен с окружающей средой).

Внутренняя энергия системы – энергия, определяемая состоянием и взаимодействием частей данной системы.

В системах, химический состав которых в ходе энергетических преобразований остается неизменным, при вычислении внутренней энергии можно учитывать только энергию теплового движения частиц. Примером такой системы является идеальный газ.

Внутренняя энергия идеального газа:

2. Первое начало термодинамики для изолированной и закрытой термодинамических систем (формулировки, уравнения, правило знаков). Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в газах.

Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии.

Для закрытых систем изменение U происходит двумя способами

А) передача тепла

ΔU=Q – A -- > Q= ΔU+ A

Б) совершение работы

Для изолированных систем:

Внутренняя энергия системы остается неизменной, поскольку нет обмена ни веществом, ни энергией. ΔU=0 (U=const)

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

3. Приложение первого начала термодинамики к животным организмам, соответствующие уравнения. Различия в преобразовании энергии в тепловых машинах и животных организмах. Макроэргические соединения, их роль в жизнедеятельности животного организма.

Единственным источником энергии для живых организмов является энергия химических связей пищевых продуктов. Поэтому: W пищи = A + Q + ΔU

Энергия пищи тратится на совершение живым организмом работы, на изменение его внутренней энергии и частично отдается в окружающую среду в форме тепла. Организм теплокровных животных имеет постоянную температуру, и химический состав его в среднем не изменяется, поэтому ΔU=0.

Тогда данное уравнение имеет вид: W пищи = Q + A

В технике основным источником энергии является сжигание топлива или преобразование ядерной энергии в тепловую. Часть полученного тепла в различного рода двигателях используется для совершения работы, а другая часть отдаётся в окружающую среду: Q= A + ΔU

Живые организмы отличаются прежде всего тем, что роль промежуточного звена между источником свободной энергии и работой в них выполняет не тепловая энергия, а химическая (Wпищи). В живых организмах работа не может совершаться за счет тепловой энергии.

Макроэргические соединения, макроэрги – вещества, обеспечивающие энергией все клетки организма. Важнейшим из таких веществ является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ).

Работа в живом организме производится за счёт энергии, выделяющейся при отщеплении от АТФ концевой фосфатной группы НРО3 и переносе этой группы на какое-то другое вещество, чаще всего – на воду