3. Первый закон термодинамики. Термодинамические процессы.

Внутренняя энергия термодинамической системы изменяется за счет совершения над телом работы и сообщения ему количества теплоты. Соверщение работы сопровождается перемещением внешних тел, воздействующих на систему. Так как, например, внутреннюю энергию газа можно изменить вдвигая поршень в цилиндр с газом. Поршень перемещаясь совершает над газом работу. По третьему закону Ньютона газ совершает работу над поршнем=-.

Сообщение газу количества теплоты не связано с перемещением внешних тел, то есть макроскопической работой. В этом случае молекулы более нагретого тела совершают работу над молекулами менее нагретого тела.

Совокупность микроскопических процессов захватывающих не все тело, а отдельные его молекулы, приводящих к передаче энергии от тела к телу, носит название теплопередачи.

Количество энергии, переданной от тела к телу посредством теплопередачи, называется количеством теплоты.

Изменение внутренней энергии системы равно

(1)

и- начальное и конечное значение внутренней энергии системы. Обычно вместо работы, совершаемой над системой, рассматривают работу, совершаемую системой над внешним телом, то есть=-. Тогда

(2)

- количество теплоты, сообщенной системе, идет на приращение внутренней энергии и работу системы над внешними телами.

Это не означает, что теплота всегда идет на увеличение внутренней энергии. Бывает, что >. В этом случае, то есть работа совершается за счети убыли внутренней энергии. Если, то система не получает тепло, а отдает.

Из (2) следует, что измеряется в тех же единицах, что ии, то есть в Джоулях.

Для бесконечно малых изменений систем уравнение (2) можно заменить на дифференциальное

,

- является полным дифференциалом, то есть изменение его зависит от начального и конечного состояний и не зависит от пути, по которому совершается переход;изависят от пути перехода системы от одного состояния к другому и не являются полными дифференциалами и функциями состояния. При круговом процессе. Тогда, то естьнельзя построить периодически действующий двигатель, который совершал бы работу, большую, чем сообщенное ему количество теплоты . То есть невозможен вечный двигатель первого рода.

4. Работа газа при изменении его объема.

Найдем работу газа при изменении его объема.

	(3) (4) -работа зависит от и.
Рис.2.

Изобразим процесс изменения объема рабочего тела на диаграмме (,).

	При изменении объема на совершавется работа Площадь между ичисленно равна работе, совершаемой при изменении объема отдо.
Рис. 3.

	Работа при круговом процессе будет равна площади, охватываемой круговым циклом.
Рис.4.

5. Теплоемкость.

Теплоемкость равна

. (5)

Молярная теплоемкость

,, (6)

- число молей.

Удельная теплоемкость

,(7)

- теплоемкость на кг вещества.

. (8)

Запишем первое начало термодинамики, учитывая (6) для моля газа, если

(9)

- 1-закон термодинамики.

Если нагревание идет при то работа не совершается и

(10)

- молярная теплоемкость при постоянном объеме,,. Отсюда получаем

(11)

Если нагревание происходит при , то

.

Однако .

Теперь имеем

- уравнение Майера.

Физический смысл - работа, которую совершает 1 моль идеального газа при нагревании на 1 К при.

Действительно,

==,

так как и. Отсюда

.