Теплота. Энергия переноса массы

 

Работа A представляет собой энергию, передаваемую системой с изменением ее внешних параметров. Теплота Q тоже энергия, но передаваемая системе без изменения внешних параметров. Забегая вперед, можно написать, что элементарное количество теплоты, получаемое системой в равновесном процессе, равно произведению обобщенной силы T (температуры) на приращение обобщенной координаты S (энтропии):

 

δ Q = TdS. (13.1)

 

Энтропия – внутренний равновесный параметр системы.

Аналогично, элементарное количество энергии переноса массы можно записать в виде

 

δ Z = .

 

Здесь N_i – число частиц i -го компонента, μ _i^e – химический потенциал i -го компонента окружающей среды. При равновесном процессе химические потенциалы компонент системы и окружающей среды равны μ _i = μ _i^e, так что

 

δ Z = . (13.2)

 

Как и работа, количества теплоты и энергии переноса массы зависят от процесса. Их элементарные количества (δ Q и δ Z соответственно) не являются полными дифференциалами (для них, как и для элементарной работы, вводится специальное обозначение).

Если изменение состояния некоторой массы газа (закрытая система) происходит квазистатически при постоянном давлении, то работа, связанная с изменением объема, равна A = p (V ₂ – V ₁), и если не производится никакой другой работы, то из первого начала следует Q = U ₂ – U ₁ + p (V ₂ – V ₁). Удобно ввести функцию

 

H = U + pV, (13.3)

называемую энтальпией, и записать

 

Q = H ₂ – H ₁,

 

т. е. изобарический подвод теплоты приводит к изменению энтальпии газа. Поэтому энтальпию называют еще тепловой функцией, или теплосодержанием.