Ф изика термодинамика бля лекции и вопросы / OF3_2_Pervoe_nachalo_termodinamiki_mini

Работа в неадиабатических условиях

Работа термодинамической системы по изменению своих параметров в неадиабатических условиях (т. е. без изоляции от внешней среды) зависит от пути перехода системы из начального состояния в конечное (т. е. зависит от термодинамического процесса).

Работа системы в неадиабатических условиях не является функцией состояния, а является функцией процесса.

Работа численно равна площади под графиком процесса на диаграмме p– V.

Величина работы зависит от того, каким путём совершался переход из начального состояния в конечное.

Работа газа при расширении на диаграмме p– V

Три различных пути перехода из состояния 1 в состояние 2 на диаграмме p– V

Первое начало термодинамики

(First principle of thermodynamics)

Количество теплоты, сообщённое термодинамической системе (телу), идёт на увеличение внутренней энергии и совершение термодинамической системой работы.

Система в каждом состоянии обладает определённой внутренней энергией, энергия – функция состояния. Изменение внутренней энергии системы dU является полным дифференциалом.

Переданное системе количество теплоты δQ и произведённая системой работа δW зависят от способа перехода системы из одного состояния в другое. Поэтому работа δW является функционалом, т. е. функцией термодинамического процесса.

Первое начало термодинамики устанавливает эквивалентность различных видов энергии: энергия переходит из одного вида в другой в строго эквивалентных количествах: вечный двигатель первого рода невозможен.

3.2.3.Циклические процессыессы

Итак устроено, что не выходим мы

Из заколдованного круга.

О. Мандельштам

Замкнутый цикл

(Closed loop)

Для изотропных систем квазистатический процесс является обратимым: можно перевести систему через ту же последовательность равновесных состояний в обратном направлении.

Если в результате совершения процесса система вернулась в исходное состояние, то такой процесс называется круговым

или замкнутым.

Замкнутый цикл

(Closed loop)

Термодинамические циклы на диаграмме p– V: а – цикл Карно; б – цикл Клапейрона; в – цикл Клаузиуса–Ранкина

Полезная работа

Полезная работа прямого цикла равна площади фигуры, ограниченной графиком процесса (замкнутой кривой на диаграмме p– V).

Прямому циклу можно сопоставить противоположно направленный цикл (обратный цикл). Этот процесс на этапе расширения ведётся при более низких давлениях и температурах, чем на этапе сжатия. Работа обратного цикла отрицательна (δW < 0) – работу совершают внешние тела.

Прямой (а) и обратный (б) циклы на диаграмме p– V