Первый закон термодинамики. Обозначим приращение внутренней энергии системы при переходе системы из состояния 1 в состояния 2

Обозначим приращение внутренней энергии системы при переходе системы из состояния 1 в состояния 2. Приращение энергии может происходить или за счет сообщения системы количества тепла , или за счет совершения над системой работы . можем написать

 

(22. 1)

Если система совершает работу над внешними телами, то выражение (22. 1) принимает вид

 

 

или

 

(22. 2)

Соотношение (22.2) выражает первый закон термодинамики:количество тепла, сообщенное системе, идет на приращение внутренней энергии системы и на совершение системой работы над внешними телами.

Первый закон термодинамики обычно записывают в виде

 

(22.3)

где - элементарное (очень малое) количества тепла, сообщенное системе, - элементарное (очень малое) приращение внутренней энергии системы, - элементарная работа, совершенная системой над внешними телами.

Отметим, что в отличие от внутренней энергии количество тепла и работа не являются функциями состояния, а зависят от способа теплопередачи и совершения работы. Это выражается, например, в том, что

 

 

 

но нельзя написать, что

 

и

 

Количество тепла, сообщаемое системе в процессе 12,

 

(22. 4)

Если к системе подводится тепло, > , если тепло отводится от системы, < .

Работа, совершаемая системой над внешними телами в процессе 12,

 

(22. 5)

Если система совершает работу над внешними телами, > , если внешние тела совершают работу над системой, < .

Рис. 22. 1

Получим выражение для работы, совершаемой системой. Рассмотрим процесс расширения газа, заключенного в сосуде с подвижным поршнем площадью (рис.22. 1). сила, действующая на поршень при расширении газа,

 

,

 

где - давление газа, на поршень.

При элементарном перемещении поршня газ совершает элементарную работу

 

(22. 6)

где элементарное приращение объема газа.

Если при расширении газа его объем изменился от до , работа, совершенная газом,

 

(22. 7)

Пример 22. 1. Газ совершает процесс, в ходе которого давление изменяется с объемом по закону , где , , . Найти работу , совершаемую газом при расширении от до .

 

Дано:	Решение

 

.