ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРВОГО НАЧАЛА ТЕРМОДИНАМИКИ К КАЖДОМУ ИЗОПРОЦЕССУ (КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ В КАЖДОМ ИЗ НИХ)

APPLICATION OF THE FIRST LAUNCH OF THERMODYNAMICS TO EACH ISOPROCESS (AMOUNT OF HEAT IN EACH OF THEM)

Danila Popov

student, Bachelor, Faculty of Information Technology, Russian State Social University,

Russia, Moscow

Damir Bikbulatov

Scientific Supervisor, Senior Lecturer, Russian State Social University,

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена тема применение первого начало термодинамики к каждому изопроцессу. Также в статье даётся понятие, что теплота, сообщаемая системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил.

ABSTRACT

The article discusses the topic of applying the first principle of thermodynamics to each of the processes. The article also gives the notion that the heat transmitted to the system is spent on changing its internal energy and on performing its work against external forces.

Ключевые слова: термодинамика, первого начало термодинамики, изопроцесс, количество теплоты.

Keywords: thermodynamics, the first beginning of thermodynamics, isoprocesses, the amount of heat.

Первый закон термодинамики(п.з.т.) представляет собой вариант закона сохранения энергии, адаптированный для термодинамических процессов, различающий три вида передачи энергии - теплоту, термодинамическую работу и энергию, связанную с переносом вещества, и связывающий их с функцией состояния тела, называемой внутренней энергией.

Закон сохранения энергии гласит, что полная энергия любой изолированной системы, для которой перенос энергии и вещества через границу системы невозможен постоянна; энергия может быть преобразована из одной формы в другую, но не может быть ни создана, ни уничтожена.

Первый закон термодинамики без переноса вещества часто формулируется как:

                                                                    (1)

Где ∆U обозначает изменение внутренней энергии замкнутой системы, для которой теплота или работа через границу системы возможны, но перенос вещества невозможен, Q обозначает количество энергии для системы в виде тепла, и W обозначает количество термодинамической работы проделанной системой.

В отношении изотермического процесса можно сказать, что внутренняя энергия есть функция температуры. Поскольку температура постоянна, внутренняя энергия также постоянна. Следовательно, внутренняя энергия не изменяется (∆U=0), из чего следует:

                                                                     (2)

Таким образом, в изотермическом процессе поглощенное тепло полностью используется для совершения работы над окружающей средой, или работа, совершаемая окружающей средой при постоянном давлении, приводит к выделению тепла системой.

Изотермические процессы могут происходить в любой системе, имеющей какие-либо средства регулирования температуры, включая высокоструктурированные машины и даже живые клетки.

Изотермические процессы представляют особый интерес для идеальных газов. Это следствие второго закона Джоуля, который гласит, что внутренняя энергия фиксированного количества идеального газа зависит только от его температуры.

В термодинамике изохорный процесс, также называемый процессом постоянного объема, изоволюметрическим процессом или изометрическим процессом, представляет собой термодинамический процесс, во время которого объем замкнутой системы, подвергающейся такому процессу, остается постоянным. Примером изохорного процесса является нагревание или охлаждение содержимого запечатанного неэластичного контейнера. Изохорический процесс здесь должен быть квазистатическим процессом.

В изохорном процессе нет изменения в объеме, то есть ∆V = 0, из-за чего и работа будет равна нулю, так как:

                                                                    (3)

Из-за чего применяя первый закон термодинамики можно получить уравнение:

                                                                            (4)

Таким образом, увеличение внутренней энергии системы происходит за счет поглощения тепла из окружающей среды или уменьшение внутренней энергии системы происходит за счет выделения тепла из системы в окружающую среду.

В изобарическом процессе нет изменения в давлении, в связи с чем W принимает форму:

                                                                         (5)

Первый закон термодинамики в таком случае примет вид:

                                                                    (6)

Таким образом, увеличение внутренней энергии системы происходит из-за поглощения тепла из окружающей среды или уменьшение внутренней энергии системы из-за выделения тепла из системы в окружающую среду.

Подводя итоги, после проделанной работы, можно увидеть, что первый закон термодинамики принимает свой вид для каждого изопроцесса по-своему. Я убедился, что квазистатический процесс необходим для работы законов термодинамики во всех изопроцессах.

Список литературы:

1. Физический энциклопедический словарь.
2. А.Б. Гордеева, Т.П. Жданова, Н.В. Пруцакова, А.Я. Шполянский Молекулярная физика и термодинамика: Учеб. пособие.
3. Акопян А. А. Общая термодинамика
4. Термодинамика. Основные понятия. Терминология. Буквенные обозначения величин
5. Кудрявцев П. С. История физики.
6. Савельев И. В. Курс общей физики: Молекулярная физика и термодинамика.