Первое начало термодинамики простого тела

Простым телом называют тело, состояние которого вполне определяется двумя независимыми переменными (Р, u; u, t; Р, t).

Для таких тел термодинамическая работа определяется как обратимая работа изменения объема:

dL=P×dV; d l =dL/G=P×du.

При изучении процессов перемещения газов или жидкостей из области одного давления в область другого в расчеты вводится потенциальная работа:

dw = -u×dP = P×du-d(Pu).

I начало термодинамики по балансу рабочего тела для замкнутого пространства и единицы количества вещества запишется:

dq=dq*+dq**=dU+d l =dh+dw=dU+P×du=dh-u×dP, (7)

где h=U+P×u — энтальпия.

По внешнему балансу теплоты и работы запишется:

Q*_1,2=dU+d l *=dh+dw*. (8)

Для идеальных газов первое начало можно получить, используя понятие теплоемкости. При ответе на экзамене это понятие можно не раскрывать.

Теплоемкостью называется отношение количества тепла по балансу рабочего тела к изменению температуры этого тела в рассматриваемом процессе (z), включающем внешний и внутренний теплообмен.

(9)

Величина q_z в уравнении зависит не только от интервала температур t₂ — t₁, но и от вида процесса подвода теплоты. Индекс z обозначает тот параметр, который сохраняется постоянным в данном процессе. В термодинамике обычно пользуются понятием теплоемкости при Р=idem и u=idem.

u=idem , (10)

P=idem . (11)

Различают теплоемкость массовую, мольную и объемную:

массовая теплоемкость: C_z Дж/(кг×К);

мольная теплоемкость: Дж/(кмоль×К);

объемная теплоемкость: Дж/(м³×К);

средняя теплоемкость: С_zm

Если С_z является линейной функцией от температуры, то C_z=a₀+ +a₁×t_ma, т. е. С_zm=C_z(t_ma).

Например, в (h, t) координатах при P=idem

С_p=tgj=