ШПОРЫ ПО ФИЗИКИ / Начало термодинамики

Начало термодинамики:

Существование двух способов передачи энергии термодинамической системе позво­ляет проанализировать с энергетической точки зрения равновесный процесс перехода системы из какого-либо начального состоя­ния 1 в другое состояние 2. Изменение внутренней энергии системы U_1–2=U₂–U₁ в таком процессе равно сумме работы A'_1–2, совершаемой над системой внеш­ними силами, и теплоты Q_1–2, сообщенной системе (рассматриваются только закрытые, макроскопические неподвижные системы): U_1–2=A'_1–2+Q_l–2 (9.2). Работа A'_1–2 численно равна и противопо­ложна по знаку работе A_1–2 совершае­мой самой системой против внешних сил в том же процессе перехода: A'_1–2= –A_1–2. Поэтому выражение (9.2) можно переписать иначе:

Q_l–2=U_1–2+A_1–2 (9.3). Уравнение (9.3) является математической записью первого закона (первого начала) термодинамики: теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы против внешних сил. Первый закон термодинамики обычно записывают для изменения состояния системы, вызванного сообщением ей малой теп­лоты Q, совершением системой элементар­ной (малой) работы A и приводящего к малому изменению dU внутренней энергии: Q=dU+A (9.4). Отличия в записи (Q, А и dU) малых величин теплоты и, работы и изменения внутренней энергии имеют отнюдь не фор­мальный характер, а выражают глубокие физические различия этих величин.

Все физические величины, входящие в первое начало термодинамики (9.4), могут быть как положительными, так и отрица­тельными. Возможны случаи, когда Q или А либо Q+A равны нулю. Например, для адиабатной термодинамической системы Q=0. Если к системе подводится теплота, то Q>0; если Q<0, то от системы отводит­ся теплота. На одних участках процесса пе­рехода системы из состояния 1 в состояние 2 теплота может подводиться, а на дру­гих – отводиться от неё. Общее количество теплоты Q_1–2, сообщаемое системе в процессе 1–2, равно алгебраической сум­ме теплот Q, сообщаемых системе на всех участках процесса 1–2:

Если система совершает работу над внешними телами, то считается, что A>0. Если же над системой внешние силы совер­шают работу, то A<0. Работа А_1–2, со­вершаемая системой в конечном процессе 1–2, равна алгебраической сумме работ A, совершаемых системой на всех участках

этого процесса: