Теоретические основы. Первое начало термодинамики представляет собой количественное выражение закона сохранения и превращения энергии

Первое начало термодинамики представляет собой количественное выражение закона сохранения и превращения энергии. Этот закон утверждает, что невозможен процесс возникновения ил исчезновения энергии: «Энергия изолированной системы при всех изменениях этой системы сохраняет постоянную величину». Этот закон носит всеобщий характер и используется всюду, где возникает необходимость в определении количества теплоты и работы. Из этого закона, в частности следует вывод о невозможности построения вечного двигателя первого рода, который в состоянии производить работу без получения энергии извне.

Из первого закона термодинамики следует, что каждая термодинамическая система обладает внутренней энергией. Эта функция состояния возрастает на величину подведенной теплоты и убывает на величину совершенной системой внешней работы.

В общем случае аналитическая запись первого закона имеет вид:

[Дж]

Возможны частные случаи, когда:

- , то , без подвода теплоты от среды работа совершается телом за счет уменьшения его внутренней энергии.

- , то , вся подведенная от среды теплота затрачивается на увеличение внутренней энергии тела.

- , то , вся подведенная теплота от среды, затрачивается на совершение телом работы.

Для удельных величин уравнение примет вид:

[Дж/кг]

Политропный процесс – термодинамический процесс изменения состояния физической системы, в течение которого сохраняется постоянство теплоемкости. Уравнение политропного процесса имеет вид: .

Политропный процесс обобщает всю совокупность основных термодинамических процессов.

Процесс
изохорный
изобарный
изотермический
адиабатный

Давления обратно пропорциональны объемам в степени :

Коэффициент политропы считается для отдельно взятого процесса величиной постоянной значение которой могут изменятся .

При известный параметрах состояния:

Работа расширения в политропном процессе:

Используя уравнение состояния и соотношения:

; ; ; ,

можно получить приведенные соотношения для работы расширения в адиабатном процессе:

Изменение внутренней энергии в политропном процессе:

При для двух значений температур ( и ):

Изменение энтальпии в политропном процессе:

При для двух значений температур ( и ):

Количество теплоты в политропном процессе:

При и для двух значений температур ( и ):

Изменение энтропии в политропном процессе:

Энтропия в политропном процессе определится по зависимости: