Первый закон термодинамики

 

По закону сохранения энергии приращение внутренней энергии системы должно быть равно сумме совершенной работы над системой и количества сообщенного системе тепла DQ

(4.1)

Часто это выражение записывают в виде

где А = - работа, совершенная системой.

Это уравнение выражает закон сохранения энергии и представляет собой первое начало термодинамики: количество тепла, подводимое к системе. Идет на приращение внутренней энергии и на совершение системой работы.

Следует иметь в виду, что все величины в выражении (4.2) алгебраические. Например, DQ > 0 означает, что системе передано количество тепла DQ; DQ < 0 - система отдает тепло.

При вычислениях часто приходится разбивать реальный процесс на ряд элементарных процессов, для которых параметры системы остаются почти постоянными. Первое начало для элементарного процесса имеет вид

(5)

где dU –изменение внутренней энергии,

dQ – элементарное количество тепла,

dА – элементарная работа.

От DQ мы перешли к dQ, но не dQ, так как сумма полного дифференциала dU и частного dA есть частный дифференциал.

Количество теплоты зависит от вида процесса

Q = f(p, V, T).

Из приведенных выше рассуждений относительно DU, DA следует, что

DQ_a > DQ_b > DQ_c.

Количество теплоты измеряется в Дж, но применяется также единица – 1 калория = 4,19 Дж (или 1 Дж эквивалентен 0,24 кал). Величина, равная 4,19 Дж/кал, называется механическим эквивалентом тепла.

Первое начало иногда формулируют как принцип невозможности построения вечного двигателя первого рода, то есть такой периодически действующей машины, которая совершала бы работу без затраты энергии. Первое начало термодинамики является инструментом решения большого количества практических задач.