Лекция № 3 «Первый закон термодинамики»

Первый закон термодинамики гласит: теплота может превращаться в механическую работу, равно как и механическая работа может превращаться в тепло.

Энергия и ее виды

Под энергией обычно понимают способность тела производить работу.

Тело может совершать работу, когда оно движется. Поэтому различным видам движение тел(материи) соответствуют и различные виды энергии – механическая, внутренняя, тепловая, электрическая, химическая и т.д.

Внутренняя энергия состоит из:

1) кинематической энергии поступательного движения молекул;

2) кинематической энергии вращательного движения молекул;

3) энергии внутримолекулярных колебаний;

4) потенциальной энергии взаимодействия молекул.

Для реальных газов внутренняя энергия представляет собой внутренних кинетических энергий и потенциальной энергии взаимодействия молекул.

.

Для идеальных газов внутренняя энергия представляет собой сумму внутренних кинетических энергий.

.

Закон сохранения энергии

В результате взаимодействия тела (газа) с другими телами (с окружающей средой) происходит энергетический обмен, при котором происходит перераспределение энергии, то есть энергия переходит от одного тела к другому. Передача энергии от одного тела к другому может осуществляться только в двух возможных формах: в форме работы и форме тепла.

Работа газа

Различают работу расширения и работу сжатия газа.

Работа расширения – это работа, совершаемая силой давления газа при увеличении объема газа.

Работа сжатия – это работа, совершаемая внешними силой давления газа при уменьшении объема газа.

Второй формой передачи энергии является теплообмен, или теплопередача.

Тепло

Когда два тела с различной температурой, то есть с различной скоростью движения молекул, приходят в контакт, то внутренняя энергия от более нагретого тела передается менее нагретому телу до тех пор, пока температуры тел не сравняются.

Для оценки величины переданной энергии путем теплообмена вводится понятие количества тепла.

Обозначается тепло:

q - для одного килограмма газа:

Q - для произвольного количества газа.

Количество тепла определяется произведением удельной массовой теплоемкости газа на изменение температуры газа.

Энтальпия (теплосодержание) газа

Энтальпией или теплосодержанием газа называется сумма внутренней энергии и потенциальной энергии давления одного килограмма газа при данном его состоянии.

Так как ; а , то , то есть энтальпия (теплосодержание) идеального газа равна произведению изобарической теплоемкости газа на его абсолютную температуру, или равна количеству тепла, которое нужно подвести к газу, чтобы нагреть его от абсолютного нуля до данной температуры Т.