Thermodynamik - die Wissenschaft der thermischen Phänomene, die die molekulare Struktur von Körpern nicht berücksichtigt. Einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung von Theorien thermischer Phänomene leisteten R. Clausius (1822-1888), J. Maxwell (1831-1879), L. Boltzmann (1844-1906), W. Thompson (1824-1907) und Sonstiges Alle thermischen Prozesse sind mit der Umwandlung von Energie verbunden, deren Beschreibung eines der Hauptprobleme der Thermodynamik ist. Um den Zustand eines Körpers in der Thermodynamik zu beschreiben, werden folgende Funktionen verwendet: Temperatur, Druck, Volumen, Entropie sowie thermodynamische Potentiale. Der Zeitfaktor ist für die Thermodynamik uninteressant, da Aus ihrer Sicht werden die Moleküle des höchst verdünnten Gases eines Tages zusammenstoßen.

1. Das Gesetz der Erhaltung und Umwandlung von Energie(Erster Hauptsatz der Thermodynamik)

Erstens, bestätigt die Existenz qualitativer Energiearten (potentielle, kinetische, mechanische, thermische, elektromagnetische usw.) und ihre inhärente Fähigkeit, sich unter bestimmten Bedingungen ineinander umzuwandeln; Zweitens, zeigt an, dass bei allen Prozessen, die in geschlossenen Systemen (d. h. einem System, das weder Materie noch Energie mit der umgebenden Welt austauscht), der numerische Wert der Energie zeitlich konstant bleibt, d. h. Unmöglichkeit ihres Verschwindens oder Auftretens.

Quantitative Formulierung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik: Die dem Körper zugeführte Wärmemenge (Q) erhöht seine innere Energie DU und verrichtet Arbeit A am Körper (Q = DU + A).

Potenzial u Bewegungsenergie wird bei der Bewegung von Körpern im Feld der Schwerkraft ineinander umgewandelt, bei der Schwingungsbewegung von Körpern beispielsweise, wenn ein Pendel schwingt. In einem Verbrennungsmotor wird chemische Energie in thermische und kinetische Energie umgewandelt.

Das Gesetz der Erhaltung der mechanischen Energie manifestiert sich in der Bewegung von Körpern in einem Gravitationsfeld, dem Fall von Körpern in einem Gravitationsfeld, in der elastischen Kollision von Körpern, in der freien Schwingungsbewegung von Körpern (der Bewegung eines Pendels), Vernichtung.

Wenn das Gesetz der Energieerhaltung bei allen chemischen Prozessen, bei allen Naturphänomenen erfüllt ist, dann ist der Erhaltungssatz mal genau, mal annähernd erfüllt. Beispielsweise ist in der Chemie die Masse aller Substanzen, die eine chemische Reaktion eingehen, gleich der Masse aller Reaktionsprodukte. In der Physik können jedoch ein Elektron und ein Positron, die jeweils eine Masse haben, in Photonen vernichten, die keine Ruhemasse haben.

Bei thermonuklearen Reaktionen das Gesetz zur Erhaltung der elektrischen Ladung, das Gesetz zur Erhaltung der Energie, das Gesetz zur Erhaltung der Leptonladung, das Gesetz zur Erhaltung der hadronischen Ladung erfüllt sind. Der Energieerhaltungssatz und der Impulserhaltungssatz regeln die Umwandlung von Materie in ein Feld und umgekehrt.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik verneint die Möglichkeit eines Perpetuum mobile (perpetuum mobile) erster Art. Bei einem Perpetuum Mobile der ersten Art wird gearbeitet, ohne der Umwelt Energie zu entziehen. Es ist unmöglich, eine periodisch arbeitende Maschine zu bauen, die mehr Arbeit verrichten würde, als die ihr von außen zugeführte Energie.

2. Gesetz der Energiedissipation.

Jedes System strebt danach gehen in einen thermodynamischen Gleichgewichtszustand über, in dem die Körper die gleiche Temperatur und den gleichen Druck haben. Alle thermodynamischen Prozesse, die sich dem thermischen Gleichgewicht nähern, sind irreversibel. Das bringt uns zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik: Wärme kann sich nicht spontan von kalten Körpern zu heißeren bewegen; oder Wärmeenergie wird gleichmäßig auf alle Körper verteilt, und alle Wärmeprozesse in jedem System hören vollständig auf. Das Ego führt zum Hitzetod des Systems. Diese Aussage gilt für geschlossene Systeme. Dieses Gesetz charakterisiert das Wachstum der Entropie mit der Zeit.

Aufgrund des Vorhandenseins von Reibungskräften Ein Teil der Energie geht immer in Wärme (oder innere Energie) über, und es ist sehr schwierig, diese Energie wieder in Formen umzuwandeln, die für den praktischen Gebrauch bequemer sind. Daher ist ein Perpetuum Mobile der zweiten Art, das auf Kosten der Energie von Körpern im thermischen Gleichgewicht arbeitet, unwahrscheinlich, weil irreversible makroskopische Prozesse sind sehr schwer rückgängig zu machen. Ein Perpetuum mobile der zweiten Art ist eine Art „Kühlschrank, der keinen Strom verbraucht, sondern Strom erzeugt“. In der Praxis hat sich derzeit nur die Möglichkeit der Realisierung von Einheiten bewährt, die Energie aus der Umgebung gewinnen. In der Raumfahrt werden daher häufig Wärmepumpen eingesetzt, die die Wärmeenergie des umgebenden Weltraums nutzen.

Es gibt auch ein Perpetuum Mobile der dritten Art- ein Mechanismus, der ein Perpetuum mobile ohne Reibung demonstriert. Mechanismen, die dem Ideal nahe kommen, wurden bereits geschaffen, z. B. sind dies supraleitende Aggregate, suprafluide Flüssigkeiten usw. Somit sind nur Perpetuum mobile der 1. Art nicht geschaffen worden und werden in der Technik nicht eingesetzt. Es ist davon auszugehen, dass es sich bei den behaupteten "erfolgreichen" Perpetuum mobiles der 1. Art in Wahrheit nur um versteckte Motoren der 2. Art handelt, deren Quelle der Gewinnung, Pumpenergie unbekannt ist. Obwohl Motoren der 2. und 3. Art erfolgreich getestet wurden, wird der Begriff „perpetuum mobile“ selbst in der Praxis immer noch als „unmöglich“ oder „verrückt“ verwendet, weil erstens nichts aus dem Nichts genommen wird und zweitens alles, was hat ein Anfang - hat ein Ende, der Begriff "ewig" wird in diesem Zusammenhang sehr bedingt verstanden.

Globale Technologiekonzerne bekämpfen die Entropie, indem sie die Effizienz steigern. Wenn 70 % als sehr guter Wirkungsgrad für einen Motor gelten, formulierte der italienische Ökonom Vilfredo Paretto 1897 die Regel der menschlichen Effizienz, wonach 20 % Aufwand 80 % des Ergebnisses bringen.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik weist darauf hin die Existenz von zwei verschiedenen Energieformen - Wärme (verbunden mit ungeordneter Bewegung) und Arbeit (verbunden mit geordneter Bewegung). Eine ungeordnete Energieform kann nicht vollständig in eine geordnete Energieform umgewandelt werden. Das Maß der Unordnung in der Thermodynamik ist die Entropie. Entropie(ein Maß für die Energiedissipation) ist eine Funktion des Systemzustands und charakterisiert die Richtung des Flusses spontaner Prozesse in einem geschlossenen System. In einem abgeschlossenen System strebt die Entropie einem Maximum zu.

Die Richtung thermischer Prozesse wird durch das Gesetz der Entropiezunahme bestimmt: Die Entropie eines abgeschlossenen Systems kann nur zunehmen; der Maximalwert der Entropie eines abgeschlossenen Systems wird im Gleichgewicht erreicht: DS ≥ 0 (wobei S die Entropie ist). Die obige Aussage wird als quantitative Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik angesehen.

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik begründet das Vorhandensein einer grundlegenden Asymmetrie (Einseitigkeit aller spontanen Prozesse) in der Natur.

Also Mitte des 19. Jahrhunderts. Das Gesetz der Energieerhaltung und -umwandlung hat die Rechte eines universellen Naturgesetzes erlangt, das die belebte und die unbelebte Natur vereint. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik wird kurz wie folgt formuliert: „Energie bleibt erhalten“ oder: „Die vom System aufgenommene Wärme erhöht seine innere Energie und verrichtet äußere Arbeit.“ Die Tatsache, dass Energie eingespart wird und nicht Wärme, ist zu einer der wichtigsten wissenschaftlichen Errungenschaften geworden. Der Energiebegriff ermöglichte es, alle natürlichen Phänomene und Prozesse aus einem einzigen Blickwinkel zu betrachten, alle Phänomene zu vereinen.

Zum ersten Mal in der Wissenschaft der abstrakte Begriff trat in den Mittelpunkt, er trat an die Stelle der Newtonschen Kraft, die einem Greifbaren, Konkreten entsprach, wenn auch von Newton in ein mathematisches Gewand gekleidet. Das Konzept der Energie ist fest in unser Leben eingetreten. Es gibt keine einheitliche Definition dafür, aber meistens wird Energie als die Fähigkeit eines Körpers verstanden, Arbeit zu verrichten. Mitte des letzten Jahrhunderts erkannte Lord Kelvin, dass Kräfte erscheinen und verschwinden können, aber Energie nicht zerstört wird. Dieses Konzept entsprach auch den religiösen Ansichten von Calvin, er glaubte, dass der Schöpfer ihn im Moment der Erschaffung der Welt mit einer Energieversorgung ausgestattet hat und dieses göttliche Geschenk für immer bestehen wird, während vergängliche Kräfte vielen Wechselfällen unterliegen , und webt mit ihrer Hilfe das Weltgewebe vergänglicher Phänomene ein.

Die moderne Wissenschaft weist die Ansichten nicht zurück Kelvin, bestreitet aber nicht die Existenz von Atomen als Energieträger. Der erste Hauptsatz fordert die Energieerhaltung in einem isolierten System, gibt aber nicht die Richtung an, in der Prozesse in der Natur ablaufen können. Diese Richtung wird durch den zweiten Hauptsatz, das zweite Postulat der Thermodynamik, angegeben. Zusammen mit dem ersten ermöglichen sie es, viele genaue quantitative Beziehungen zwischen verschiedenen makroskopischen Parametern von Körpern in Zuständen des thermodynamischen Gleichgewichts oder in der Nähe davon herzustellen. Darüber hinaus führt das zweite Postulat die Gewissheit der Temperaturskala ein, die nicht mit der Arbeitssubstanz des Thermometers und seines Geräts zusammenhängt.

Aufgrund der Entropie besteht die Tragödie der großen Geschichte nicht darin, dass einige schlechte, selbstsüchtige und dumme Menschen die Menschheit in eine unerwünschte Richtung drängen, sondern dass sie sich gegen den Willen und die Wünsche guter, selbstloser und intelligenter Menschen in diese Richtung bewegt.

3. Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Es betrifft die Eigenschaften von Stoffen bei tiefen Temperaturen und behauptet die Unmöglichkeit, einen Stoff auf -273 °C (absoluter Nullpunkt) abzukühlen.

Absolut niedrige Temperatur, vorhergesagt von M. Lomonosov, dem ersten Forscher für niedrige Temperaturen. Zum ersten Mal gelang es einem nordischen Wissenschaftler, Quecksilber einzufrieren und künstlich eine sehr niedrige Temperatur (-65 ° C) zu erreichen.

Gesetz ein Plancks Formel besagt, dass die Entropie eines idealen Kristalls am absoluten Nullpunkt Null ist. Tatsächlich ist es unmöglich, den absoluten Wert der Entropie direkt zu messen. Gegenwärtig wird mit der Laserkühlung von Atomen eine Kühlung erreicht - 10 -7 10 -9 K.

Thermodynamik, das auf drei Prinzipien basiert und keine detaillierten Kenntnisse über die Struktur der Materie erfordert, gibt eine Vorstellung von den Grundgesetzen der Existenz einer Vielzahl natürlicher Systeme: die Eigenschaften von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen, chemische Reaktionen, magnetische und elektrische Phänomene. Sie sind auf grandiose kosmische Prozesse und sogar Phänomene des sozialen Lebens anwendbar. Ihre Schlussfolgerungen sind unbestreitbar und unerschütterlich.

Die kommende Energiekrise zwingt bereits jetzt nach neuen Wegen der Energiegewinnung und -lenkung suchen. Die grundlegende Frage der Zukunft ist der Übergang von der Energie des Konsums zur Energie des Gebens. Der Energieverbrauch gehorcht den Gesetzen der Thermodynamik: Nichts wird aus dem Nichts genommen, man muss für alles bezahlen. Daher muss die Beziehung auf Berechnung beruhen. So kommen wir zum Punkt des „Einfrierens“ menschlicher Beziehungen. Die Energie der Zukunft muss auf Sorgfalt und Liebe basieren. Seine paradoxe Eigenschaft ist, dass wir umso mehr empfangen, je mehr wir geben.

Erster Hauptsatz der Thermodynamik- Die Änderung der inneren Energie des Systems beim Übergang von einem Zustand in einen anderen ist gleich der Summe der Wärmemenge, die dem System von außen zugeführt wird, und der Arbeit der darauf einwirkenden äußeren Kräfte: ∆ U= Q+ EIN.

Analytische Ausdrücke:

Durch innere Energie und Arbeit: dq= du+ pdV

Durch Enthalpie: dq=dh-Vdp

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik, angewendet auf Kreisläufe. Entropie.

- Wärme geht von selbst nur von einem Körper mit höherer Temperatur auf einen Körper mit niedrigerer Temperatur über und kann nicht spontan in den entgegengesetzten Zustand übergehen.

- Nicht die gesamte Wärme, die durch die Wärmeübertragung erhalten wird, kann in Arbeit gehen, sondern nur ein Teil davon. Ein Teil der Wärme muss zum Kühlkörper geleitet werden.

Die Entropie ist ein Parameter des Zustands des Arbeitsmediums, der eine Beziehung zwischen der Wärmemenge und der Temperatur herstellt. S= MS gemessen in J/K.

Analytisch ist Entropie wie folgt definiert: dS= Sigmaq/ T.

Zirkuläre thermodynamische Prozesse (direkte und umgekehrte Kreisläufe). Carnot-Zyklus. Thermischer Wirkungsgrad des Zyklus.

direkten Kreislauf

Umkehrzyklus

Ɛ= q2/ lc=q2/(q1- q2), Ɛ- kalt. Coef.

Arbeit von außen erledigt.

Unmöglich spontan. Wärmezufuhr von kalt nach warm.

Der Carnot-Kreisprozess ist ein idealer thermodynamischer Kreisprozess. Besteht aus 2 adiabatischen und 2 isothermen Prozessen.

Die vom System selbst geleistete Arbeit.

Wärmekapazität. Begriff CpundLebenslaufund die Verbindung zwischen ihnen.

Die Wärmekapazität ist die Wärmemenge, die dem Körper zugeführt werden muss, um ihn um 1 Grad zu ändern. physikalische Größe, die das Verhältnis des Infinitesimalen definiert Menge an Wärmeδ Q vom Körper zum entsprechenden Inkrement seiner erhalten Temperatur δ T.

- Bei konstantem Volumen, gleich dem Verhältnis der dem Körper dabei zugeführten Wärmemenge bei konstantem Volumen zu einer Änderung der Körpertemperatur.

- Bei konstantem Druck gleich dem Verhältnis der Wärmemenge, die dem Körper dabei bei konstantem Druck zugeführt wird, zur Änderung der Körpertemperatur dT.

Kommunikation - Der Begriff der Wärmekapazität wird sowohl für Stoffe in verschiedenen Aggregatzuständen (Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase) als auch für Ensembles von Teilchen und Quasiteilchen definiert (in der Metallphysik spricht man beispielsweise von der Wärmekapazität eines Elektronengases). ).

Wasserdampf als Arbeitsmittelp- v, T- s, h- sDiagramme.

Wasserdampf ist das Arbeitsmedium der meisten thermischen Mechanismen. gasförmiger Zustand von Wasser. Es hat keine Farbe, Geschmack oder Geruch. In der Troposphäre gefunden.

1-2 Erhitzen Wasser zum Kochen bringen

2-3 Verdampfung

3-4 Dampfüberhitzung

1-2 Heizung

2-3 Kochen (Verdampfen)

3-4 Überhitzung

BSP - nasser Sattdampf

Dampfdiagramm für Dampfprozesse und Kreisläufe von Wärmekraftwerken.

Die Haupteigenschaften von Wasserdampf: gesättigter und überhitzter Dampf, Verdampfungswärme.

Gesättigter Dampf ist ein Dampf im thermodynamischen Gleichgewicht mit einer Flüssigkeit oder einem Feststoff gleicher Zusammensetzung. Es hat eine Temperatur, die vom Druck des Mediums abhängt, in dem der Siedevorgang stattfindet.

überhitzter Dampf - Dampf auf eine Temperatur oben erhitzt Siedepunkt bei gegebenem Druck. Dabei kommt überhitzter Dampf zum Einsatz Fahrräder verschieden thermische Maschinen ihre zu verbessern Effizienz. Die Gewinnung von überhitztem Dampf erfolgt in speziellen Geräten - Überhitzer.

Die Verdampfungswärme eines Stoffes- die Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 Mol eines Stoffes am Siedepunkt in einen Dampfzustand zu überführen. Gemessen in Joule.

Thermodynamische Prozesse idealer Gase. Klassifikation, Zustandsgleichung, Indikatorwert“n“ in der allgemeinen Gleichungpv^ n= konstfür grundlegende Prozesse.

Grundprozesse idealer Gase:

Isochor (fließend bei konstantem Volumen)

Isobar (bei konstantem Druck)

Isometrisch (bei konstantem t)

Adiabat (ein Prozess, bei dem kein Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet)

Polytrop (befriedigende Gleichung pv^n=const

Zustandsgleichung: pv= RT oder pv/ T= P

pv^ n= konst ; Polytropenexponent kann jeden beliebigen Wert annehmen

Thermodynamische Analyse von Prozessen in Kompressoren.

Begriff. Die Kompressoranalyse ist eine bestimmte Arbeit, die zum Komprimieren des Arbeitsfluids bei gegebenen Anfangs- und Endparametern aufgewendet wird. Typischerweise führen Kompressoren eine polytrope Kompression mit einem Polytropenindex n = 1,2 durch.

Arten und quantitative Eigenschaften der Wärmeübertragung. Das Konzept der Wärmeübertragung und Wärmeübertragung.

Wärmeleitfähigkeit- Dies ist der Prozess der Übertragung innerer Energie von stärker erhitzten Körperteilen (oder Körpern) auf weniger erhitzte Teile (oder Körper), der durch sich zufällig bewegende Körperteilchen (Atome, Moleküle, Elektronen usw.) ausgeführt wird.

Konvektion(von lat. Konvektion- "Übertragung") - das Phänomen der Wärmeübertragung in Flüssigkeiten oder Gasen oder körnigen Medien durch Materieströme. Es gibt einen sog. natürliche Konvektion, die in einem Stoff spontan auftritt, wenn er in einem Gravitationsfeld ungleichmäßig erhitzt wird. Forced - Verursacht selbst die Bewegung der Umgebung.

Wärmestrahlung - Wärmeübertragung durch elektromagnetische Schwingungen mit unterschiedlichen Wellenlängen. Tatsächlich bei hohen Temperaturen.

Menge Har-ki.

[J] - Menge an Wärme

[J/s] - Wärmefluss

[W/m^2] – Wärmestromdichte

Wärmeableitung - Wärmeübertragung vom Medium zur Wand oder von der Wand zum Medium.

Wärmeübertragung - die gesamte Wärmeübertragung von einem Medium auf ein anderes.

Wärmegleichung für eine flache Wand. Die physikalische Bedeutung des Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten.

Die Temperatur ändert sich nur in x-Richtung.

Q=λ/Wandstärke * (tst1 – tst2) F * τ

λ - Wärmeleitfähigkeitskoeffizient der Mutterwand

tst1 - tst2 - Differenz t über. Wände

F - Wandfläche

Tau ist Zeit.

Λ - Wärmeleitfähigkeitskoeffizient [W / m * K] - charakterisiert die Wärmeübertragungsrate.

Konvektive Wärmeübertragung: Newton-Richmann-Gesetz, Wärmeübertragungskoeffizient und Faktoren, die seinen Wert beeinflussen.

Konvektive Wärmeübertragung - der Austausch von Wärmeenergie zwischen der Oberfläche eines Festkörpers und der Umgebung. ihr Umfeld.

Newton-Richmann-Gesetz- eine empirische Regelmäßigkeit, die den Wärmestrom zwischen verschiedenen Körpern durch die Temperaturdifferenz ausdrückt.

Die Wärmemenge vor dem Kongress wird nach der Heizleistung berechnet. Newton-Richmann Q \u003d aF (tst - tzh) a - Koeffizient. Wärmeübertragung.

Wärmedurchgangskoeffizient - Wärmestromdichte bei einer Temperaturdifferenz von 1K, gemessen in W / (m² K).

Es hängt davon ab, ob:

von der Art des Kühlmittels und seiner Temperatur;

Druckkopftemperatur, Art der Konvektion und Strömungsführung;

vom Zustand der Oberfläche und der Strömungsrichtung;

aus der Körpergeometrie.

Arten von Kriteriengleichungen für die konvektive Wärmeübertragung. Physikalische Bedeutung von ÄhnlichkeitskriterienNu, Betreff, GR, Pr.

Nu = αl/λ Nu = f(Re1 * Pr) - Nusselt-Kriterium(dimensionsloser Wärmedurchgangskoeffizient), charakterisiert den Wärmeaustausch zwischen der Wandoberfläche und der Flüssigkeit (Gas);

Essen: Nu = f(Gr1*Pr) → Nu = C(Gr*Pr)^n

Bsp.: Nu = C * Re^n * Pr^m * (Przh/ Pr st) Re = w l/v, w – m/s, v – Wurf. Viskosität, m / s, l - Zeichenunterschied - Reynolds-Kriterium, charakterisiert das Verhältnis der Trägheits- und Viskositätskräfte und bestimmt die Art der Strömung einer Flüssigkeit (Gas); Gr \u003d gl 3 / ν 2 * β (tst - tzh); β= 1/T - Grashof-Kriterium (natürliche Konvektion), charakterisiert die in der Flüssigkeit (Gas) aufgrund des Dichteunterschieds entstehende Auftriebskraft; Pr = (Mcp)/λ; М – Dynamik der Viskosität; Cp - Wärmekapazität - Prandtl-Kriterium charakterisiert die physikalischen Eigenschaften einer Flüssigkeit (Gas);

l - Definition der Größe (Länge, Höhe, Durchmesser).

Die Thermodynamik entstand ursprünglich als die Wissenschaft von der Umwandlung von Wärme in Arbeit. Die der Thermodynamik zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeiten sind jedoch so allgemein, dass thermodynamische Methoden heute mit großem Erfolg zur Untersuchung zahlreicher physikalischer und chemischer Prozesse sowie zur Untersuchung der Eigenschaften von Materie und Strahlung eingesetzt werden. Wie bereits in § 79 erwähnt, berücksichtigt die Thermodynamik bei der Untersuchung der Eigenschaften und Umwandlungsprozesse der Materie nicht das mikroskopische Bild der Phänomene. Es betrachtet Phänomene, die auf den Grundgesetzen (Anfängen) beruhen, die aus Erfahrung gelernt wurden. Aus diesem Grund haben die Schlussfolgerungen der Thermodynamik den gleichen Grad an Sicherheit wie die ihr zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeiten. Letztere sind eine Verallgemeinerung einer riesigen Menge experimenteller Daten.

Die Grundlage der Thermodynamik bilden ihre beiden Prinzipien. Das erste Gesetz legt die quantitativen Beziehungen fest, die während der Umwandlung von Energie von einer Art in eine andere stattfinden. Der zweite Hauptsatz bestimmt die Bedingungen, unter denen diese Transformationen möglich sind, d. h. bestimmt die möglichen Richtungen der Prozesse.

Der erste Hauptsatz der Thermodynamik besagt, dass die dem System zugeführte Wärmemenge dazu verwendet wird, die innere Energie des Systems zu erhöhen und durch das System Arbeit an externen Körpern zu verrichten:

oder in Differentialform:

(104.2)

(siehe (83.2) und (83.4)).

Das erste Gesetz wird manchmal so formuliert: Ein Perpetuum Mobile (perpetuum mobile) der ersten Art ist unmöglich, d. h. ein solcher periodisch arbeitender Motor, der mehr Arbeit verrichten würde, als die Energie, die er von außen erhält.

Jeder Motor ist ein System, das wiederholt einen bestimmten Kreisprozess (Zyklus) durchführt. Lassen Sie während des Zyklus den Arbeitsstoff (z. B. Gas) zunächst auf ein Volumen ausdehnen und dann wieder auf sein ursprüngliches Volumen zusammenziehen (Abb. 104.1). Damit die Arbeit pro Zyklus größer als null ist, muss der Druck (und damit die Temperatur) beim Expandieren größer sein als beim Komprimieren. Dazu muss dem Arbeitsstoff bei der Expansion Wärme zugeführt und bei der Kompression Wärme entzogen werden.

Nach Abschluss des Zyklus kehrt die Arbeitssubstanz in ihren ursprünglichen Zustand zurück. Daher ist die Änderung der inneren Energie pro Zyklus Null. Die Wärmemenge, die dem Arbeitsmedium pro Zyklus zugeführt wird, ist gleich der Wärme, die das Arbeitsmedium während der Expansion aufnimmt, und der Wärme, die während der Kompression abgegeben wird. Die in einem Zyklus geleistete Arbeit A ist gleich der Fläche des Zyklus (siehe § 84). Somit ist der Ausdruck (104.1) für eine Schleife geschrieben

Ein periodisch arbeitender Motor, der durch von außen aufgenommene Wärme arbeitet, wird als Wärmekraftmaschine bezeichnet. Wie aus (104.3) folgt, wird nicht die gesamte von außen aufgenommene Wärme verwendet, um nützliche Arbeit zu erhalten. Damit der Motor in Zyklen arbeitet, muss ein gleicher Teil der Wärme an die äußere Umgebung zurückgegeben werden und wird daher nicht für den beabsichtigten Zweck verwendet (d. h. um nützliche Arbeit zu leisten). Je vollständiger die Wärmekraftmaschine die von außen aufgenommene Wärme in Nutzarbeit A umwandelt, desto rentabler ist diese Maschine offensichtlich. Daher ist es üblich, eine Wärmekraftmaschine durch ihren Wirkungsgrad (abgekürzt Wirkungsgrad) zu charakterisieren, der als Verhältnis der pro Zyklus geleisteten Arbeit A zur pro Zyklus aufgenommenen Wärme definiert ist

Unter Berücksichtigung der Beziehung (104.3) lässt sich der Ausdruck für den Wirkungsgrad schreiben als

Aus der Definition der Effizienz folgt, dass sie nicht größer als eins sein kann.

Wenn wir den in Abb. 104.1 erhalten Sie einen Kältekreislauf. Eine solche Maschine entzieht einem Körper mit einer Temperatur pro Zyklus die Wärmemenge und gibt die Wärmemenge an einen Körper mit höherer Temperatur ab Handlung:

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik kann wie der erste auf verschiedene Weise formuliert werden. Einer der Formulierungen sind wir in § 103 begegnet. Sie besteht in der Behauptung, dass die Entropie eines isolierten Systems nicht abnehmen kann:

Clausius formulierte den zweiten Hauptsatz wie folgt: Solche Prozesse sind unmöglich, deren einziges Endergebnis die Übertragung von Wärme von einem weniger erhitzten Körper auf einen stärker erhitzten wäre. Es sollte nicht so dargestellt werden, dass der zweite Hauptsatz generell die Wärmeübertragung von einem weniger erhitzten auf einen heißeren Körper verbietet. In der Kältemaschine wird ein solcher Übergang vollzogen. Dieser Übergang ist jedoch nicht das einzige Ergebnis des Prozesses. Es wird von Veränderungen in den umgebenden Körpern begleitet, die mit der Ausführung der Arbeit A am System verbunden sind.

Zeigen wir, dass ein in einem isolierten System durchgeführter imaginärer Prozess, der dem zweiten Hauptsatz in der Formulierung von Clausius widerspricht, mit einer Abnahme der Entropie einhergeht. Damit werden wir die Äquivalenz der Clausius-Formulierung und der statistischen Formulierung des zweiten Hauptsatzes beweisen, wonach die Entropie eines isolierten Systems nicht abnehmen kann.

Wir machen zunächst folgende Bemerkung. Nehmen wir an, ein Körper tauscht Wärme mit einem anderen Körper aus, den wir Wärmereservoir nennen wollen. Die Wärmekapazität des Reservoirs sei unendlich. Dies bedeutet, dass die Aufnahme oder Abgabe einer endlichen Wärmemenge durch das Reservoir seine Temperatur nicht ändert. Der im Körper ablaufende Prozess, begleitet von einem Wärmeaustausch mit dem Reservoir, kann nur umkehrbar sein, wenn während dieses Prozesses die Körpertemperatur gleich der Temperatur des entsprechenden Reservoirs ist. Wenn beispielsweise ein Körper Wärme aus einem Reservoir mit einer niedrigeren Temperatur erhält, kann der Körper, wenn derselbe Prozess in die entgegengesetzte Richtung abläuft, die von ihm empfangene Wärme an das Reservoir zurückgeben, wenn seine Temperatur ist auf keinen Fall niedriger als

Folglich wird die Temperatur des Körpers während des Hin- und Rücklaufs des Prozesses unterschiedlich sein, der Körper durchläuft in beiden Fällen unterschiedliche Zustandsfolgen (gekennzeichnet durch ungleiche Temperaturen) und der betrachtete Prozess wird irreversibel sein.

Somit kann ein von Wärmeaustausch begleiteter Prozess nur dann umkehrbar sein, wenn der Körper bei der Aufnahme von Wärme und deren Rückführung in das Reservoir während des Rückhubs dieselbe Temperatur hat, die gleich der Temperatur des Reservoirs ist. Genau genommen muss die Temperatur des Körpers bei Wärmeaufnahme um einen verschwindend kleinen Wert geringer sein als die Temperatur des Reservoirs (sonst fließt keine Wärme vom Reservoir zum Körper), und bei Wärmeabgabe die Temperatur des Körpers muss einen infinitesimalen Wert höher sein als die Temperatur des Reservoirs.

Folglich ist der einzige reversible Prozess, der von einem Wärmeaustausch mit dem Reservoir begleitet wird, dessen Temperatur unverändert bleibt, ein isothermer Prozess, der bei der Temperatur des Reservoirs auftritt.

Betrachten Sie ein isoliertes System, das aus zwei Körpern mit gleicher Wärmekapazität C besteht. Der Körper B überträgt die Wärmemenge Q auf den Körper A, wodurch die Temperatur des Körpers A von einem Wert auf steigt und die Temperatur des Körpers B von einem Wert auf abnimmt Ein solcher Vorgang widerspricht dem zweiten Hauptsatz in der Clausius-Formulierung. Lassen Sie uns die Entropieänderung in diesem Fall finden.

Bei diesem Vorgang findet ein Wärmeaustausch zwischen Körpern mit ungleichen Temperaturen statt. Nach dem oben Gesagten ist dieser Vorgang irreversibel. Formel (103.20) gilt nur für reversible Prozesse. Um die Entropieänderung bei einem irreversiblen Vorgang zu finden, gehen Sie wie folgt vor. Betrachten Sie jeden reversiblen Prozess, der das System in den gleichen Endzustand wie der gegebene irreversible Prozess bringt, und berechnen Sie das Entropieinkrement für diesen Prozess mit der Formel

(104.7)

(siehe (103.20)).

Betrachten Sie in Übereinstimmung mit dem Obigen einen reversiblen Prozess, bei dem Körper B Wärme in Q Portionen nacheinander an eine Reihe von Reservoirs mit Temperaturen im Bereich von bis abgibt und Körper A Wärme in Q Portionen von einer Reihe von Reservoirs mit Temperaturen von bis aufnimmt. Als Ergebnis wird das System reversibel von dem Zustand, in dem die Körper Temperaturen haben, in den Zustand übergehen, in dem die Temperaturen der Körper gleich sind

Auf den ersten Blick scheint einer solchen Formulierung beispielsweise der Prozess der isothermen Expansion eines idealen Gases zu widersprechen. Tatsächlich wird die gesamte Wärme, die ein ideales Gas von irgendeinem Körper erhält, vollständig in Arbeit umgewandelt. Die Gewinnung von Wärme und deren Umwandlung in Arbeit ist jedoch nicht das einzige Endergebnis des Prozesses; außerdem tritt prozessbedingt eine Volumenänderung des Gases auf.

In einer Wärmekraftmaschine geht die Umwandlung von Wärme in Arbeit zwangsläufig mit einem zusätzlichen Prozess einher - der Übertragung einer bestimmten Wärmemenge auf einen kälteren Körper, wodurch die von einem heißeren Körper aufgenommene Wärmemenge nicht vollständig umgewandelt werden kann in die Arbeit.

Es ist leicht zu erkennen, dass die in Kelvins Formulierung enthaltene Aussage logisch aus der in Clausius' Formulierung enthaltenen Aussage folgt. Tatsächlich kann Arbeit beispielsweise durch Reibung vollständig in Wärme umgewandelt werden. Wenn wir also durch einen durch die Kelvin-Formulierung verbotenen Prozess die einem Körper entnommene Wärme vollständig in Arbeit umwandeln und diese Arbeit dann durch Reibung in Wärme umwandeln, die einem anderen Körper mit höherer Temperatur zugeführt wird, würden wir tragen einen nach der Formulierung von Clausius unmöglichen Vorgang aus.

Mit Prozessen, die nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verboten sind, wäre es möglich, einen Motor zu schaffen, der aufgrund der Wärme funktioniert, die beispielsweise aus einer fast unerschöpflichen Energiequelle wie dem Ozean stammt.

In der Praxis käme ein solcher Motor einem Perpetuum Mobile gleich. Daher wird der zweite Hauptsatz der Thermodynamik manchmal so formuliert: Ein Perpetuum mobile der zweiten Art ist unmöglich, also ein solcher periodisch arbeitender Motor, der Wärme aus einem Reservoir aufnehmen und diese Wärme vollständig in Arbeit umwandeln würde.

Es ist ein Sonderfall des Energieerhaltungs- und Umwandlungsgesetzes. Dieses Gesetz besagt, dass Energie nicht verschwindet und nicht wieder entsteht, sondern nur in verschiedenen Prozessen von einer Form in eine andere übergeht. Also, wenn der Körper über die Wärmemenge informiert wird Q, dann wird es für die Veränderung der inneren Energie des Körpers ausgegeben? U und Außendienst zu leisten L:

Diese Beziehung ist ein analytischer Ausdruck des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik für bewegungslose Körper.

In Differentialform kann dieses Gesetz geschrieben werden:

Oder , oder . (1)

Wenn wir in Gleichung (1) einsetzen (Verhältnis zwischen mechanischer und technischer Arbeit) erhalten wir:

Ausdruck ( u+pv) ist ein kalorimetrischer Parameter des Körperzustands. In der technischen Thermodynamik wird dieser Parameter genannt Enthalpie und mit dem Buchstaben bezeichnet H und gemessen in J wird die spezifische Enthalpie bezeichnet h und in J / kg gemessen, das heißt

Enthalpie ist die Summe der inneren Energie und der elastischen Energie des Gases (potentielle Druckenergie).

Daher kann der erste Hauptsatz der Thermodynamik geschrieben werden als:

.

Bei einem isobaren Prozess ( R= konstant) vdp= 0, also .

Für ideale Gase gelten folgende Beziehungen:

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik gebunden mit der Irreversibilität aller natürlichen Prozesse und ist ein experimentelles Gesetz, das auf jahrhundertealten Beobachtungen von Wissenschaftlern basiert, aber erst Mitte des 19. Jahrhunderts etabliert wurde. Als statisches Gesetz spiegelt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik das Verhalten einer großen Anzahl von Teilchen wider, die ein isoliertes System bilden. In Systemen, die aus wenigen Teilchen bestehen, kann es zu Abweichungen vom zweiten Hauptsatz der Thermodynamik kommen.

Der wahrscheinlichste Zustand eines isolierten thermodynamischen Systems ist der Zustand seines inneren Gleichgewichts, das dem Erreichen des Entropiemaximums entspricht. Daher wird der zweite Hauptsatz als Gesetz der zunehmenden Entropie bezeichnet. Diesbezüglich lässt sich folgendes Prinzip formulieren: Die Entropie eines isolierten Systems kann nicht abnehmen..

Entropie- Das Parameter des Zustands des Arbeitsmediums, der die Beziehung zwischen Wärmemenge und Temperatur herstellt. Um es zu bestimmen, schreiben wir die Gleichung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik in dieser Form

.

Lassen Sie uns diesen Ausdruck unterteilen in T, a R durch ersetzen, erhalten wir:

oder .

Der Ausdruck besagt, dass dies das totale Differential einer Funktion ist s, der ein Zustandsparameter ist, da er nur von zwei Parametern des Gaszustands abhängt und nicht davon abhängt, wie das Gas von einem Zustand in einen anderen übergegangen ist. Die Entropie wird mit dem Buchstaben bezeichnet S und in J/K gemessen. Die Entropie pro 1 kg Gas wird genannt spezifische Entropie und mit dem Buchstaben bezeichnet s und in kJ / (K? kg) gemessen.

Auf diese Weise, .

Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ist eine Verallgemeinerung der angegebenen Bestimmungen und Postulate für Wärmekraftmaschinen und lautet wie folgt:

1. Der spontane Fluss natürlicher Prozesse entsteht und entwickelt sich ohne Gleichgewicht zwischen dem am Prozess beteiligten thermodynamischen System und der Umwelt.

2. In der Natur spontan ablaufende Naturvorgänge, deren Werk der Mensch nutzen kann, verlaufen immer nur in einer Richtung von einem höheren Potential zu einem niedrigeren.

3. Der Verlauf spontan ablaufender Prozesse verläuft in Richtung der Einstellung des Gleichgewichts zwischen dem thermodynamischen System und der Umgebung, und bei Erreichen dieses Gleichgewichts hören die Prozesse auf.

4. Der Prozess kann in entgegengesetzter Richtung zum spontanen Prozess ablaufen, wenn die Energie dafür aus der äußeren Umgebung entlehnt wird.

All diese Formulierungen, die sich in ihrer Form unterscheiden, sind im Wesentlichen äquivalent, da sie direkt mit dem Prinzip der Unmöglichkeit der Entropieabnahme zusammenhängen: .

Grundbegriffe und Definitionen

Definition: Thermodynamik - die Wissenschaft der Gesetze der Energieumwandlung.

In der Thermodynamik ist das Konzept weit verbreitet thermodynamisches System.

Definition: Thermodynamisches System bezeichnet eine Reihe von materiellen Körpern, die sowohl miteinander als auch mit der Umgebung interagieren. Alle Körper außerhalb der Grenzen des betrachteten Systems werden aufgerufen Umgebung.

Da ein und derselbe Körper, ein und dieselbe Substanz unter verschiedenen Bedingungen in verschiedenen Zuständen sein kann (Beispiel: Eis vs. Wasser vs. Dampf, eine Substanz bei unterschiedlichen Temperaturen), werden der Einfachheit halber die Eigenschaften des Aggregatszustands eingeführt - die sogenannt Zustandsparameter.

Wir listen die wichtigsten Parameter des Aggregatzustands auf:

Körpertemperatur - bestimmt die Richtung einer möglichen spontanen Wärmeübertragung zwischen Körpern.

Derzeit gibt es weltweit mehrere Temperaturskalen und Temperaturmesseinheiten. Die gebräuchlichste Celsius-Skala in Europa, bei der die Nulltemperatur der Gefrierpunkt von Wasser bei atmosphärischem Druck ist und der Siedepunkt von Wasser bei atmosphärischem Druck mit 100 Grad Celsius (ºС) angenommen wird. In Nordamerika wird die Fahrenheit-Skala verwendet. Für thermodynamische Berechnungen ist die absolute Skala oder die Kelvin-Skala sehr praktisch. Die Temperatur des absoluten Nullpunkts wird in dieser Skala als Null angenommen, bei dieser Temperatur hört jede thermische Bewegung in der Substanz auf. Numerisch entspricht ein Grad Kelvin einem Grad Celsius.

Die auf einer absoluten Skala ausgedrückte Temperatur wird genannt Absolute Temperatur.

Das Verhältnis von Grad Celsius zu Grad Kelvin:

T [K] = t [º C] + 273,15,

wobei T die Temperatur in Kelvin ist;

t ist die Temperatur in Grad Celsius.

Druck ist eine Kraft, die entlang der Normalen zur Oberfläche des Körpers wirkt und auf die Flächeneinheit dieser Oberfläche bezogen ist.

Zur Messung des Drucks werden verschiedene Maßeinheiten verwendet. Im Standard-SI-System ist die Einheit Pascal (Pa).

Verhältnis zwischen Einheiten:

1 bar = 10 5 Pa

1 kg / cm 2 (Atmosphäre) \u003d 9,8067 10 4 Pa

1mmHg st (Millimeter Quecksilbersäule) = 133 Pa

1 mm WS Kunst. (Millimeter Wassersäule) = 9,8067 Pa

Dichte - das Verhältnis der Masse eines Stoffes zum Volumen, das er einnimmt.

Bestimmtes Volumen - der Kehrwert der Dichte, d.h. das Verhältnis des von einem Stoff eingenommenen Volumens zu seiner Masse.

Definition: Wenn sich in einem thermodynamischen System mindestens einer der Parameter eines in das System eintretenden Körpers ändert, dann thermodynamischer Prozess .

Die wichtigsten thermodynamischen Parameter der Zustände P, V, T eines homogenen Körpers hängen voneinander ab und sind durch die Zustandsgleichung miteinander verknüpft:

Für ein ideales Gas lautet die Zustandsgleichung:

P - Druck

v - spezifisches Volumen

T - Temperatur

R - Gaskonstante (jedes Gas hat seinen eigenen Wert)

Wenn die Zustandsgleichung bekannt ist, reicht es aus, zwei unabhängige Variablen aus 3 zu kennen, um den Zustand der einfachsten Systeme zu bestimmen

P \u003d f1 (v, t); v = f2 (P, T); T = f3 (v, P)

Thermodynamische Prozesse werden häufig in Zustandsgraphen dargestellt, in denen Zustandsparameter entlang der Achsen aufgetragen sind. Punkte auf der Ebene eines solchen Graphen entsprechen einem bestimmten Zustand des Systems, Linien auf dem Graphen entsprechen thermodynamischen Prozessen, die das System von einem Zustand in einen anderen überführen.

Stellen Sie sich ein thermodynamisches System vor, das aus einem Körper v eines Gases in einem Gefäß mit einem Kolben besteht, und Gefäß und Kolben sind in diesem Fall die äußere Umgebung. Angenommen, das Gas im Gefäß wird erhitzt, zwei Fälle sind möglich:

1) Wenn der Kolben fixiert ist und sich das Volumen nicht ändert, steigt der Druck im Behälter an. Ein solcher Vorgang wird aufgerufen isochor(v=const) läuft mit konstanter Lautstärke;

Isochore Prozesse in P - T Koordinaten:

v1 > v2 > v3

2) Wenn der Kolben frei ist, dann dehnt sich das erhitzte Gas aus, bei konstantem Druck wird dieser Vorgang genannt isobar(P=const) läuft bei konstantem Druck.

Isobare Prozesse in v - T-Koordinaten

P1>P2>P3

Wenn Sie durch Bewegen des Kolbens das Gasvolumen im Behälter ändern, ändert sich auch die Temperatur des Gases, aber durch Kühlen des Behälters während der Kompression des Gases und Erhitzen während der Expansion können Sie die Temperatur ändern bei Volumen- und Druckänderungen konstant sein, nennt man einen solchen Vorgang isotherm(T=konst.).

Isotherme Prozesse in P-v-Koordinaten

Der Vorgang, bei dem kein Wärmeaustausch zwischen dem System und der Umgebung stattfindet, wird als Wärmeaustausch bezeichnet adiabat, während die Wärmemenge im System konstant bleibt (Q=const). Im wirklichen Leben gibt es keine adiabatischen Prozesse, da es nicht möglich ist, das System vollständig von der Umgebung zu isolieren. Es treten jedoch häufig Prozesse auf, bei denen der Wärmeaustausch mit der Umgebung sehr gering ist, z. B. die schnelle Kompression von Gas in einem Behälter durch einen Kolben, wenn die Wärme aufgrund der Erwärmung des Kolbens und des Behälters keine Zeit hat, abgeführt zu werden.

Ungefährer Graph eines adiabatischen Prozesses in P - v Koordinaten

Definition: Kreisprozess (Kreislauf) - ist eine Reihe von Prozessen, die das System in seinen ursprünglichen Zustand zurückversetzen. Die Anzahl der separaten Prozesse kann in einer Schleife beliebig groß sein.

Das Konzept des Kreisprozesses ist für uns in der Thermodynamik zentral, da der Betrieb eines Kernkraftwerks auf einem Dampf-Wasser-Kreislauf basiert, also die Verdampfung von Wasser im Kern, die Drehung der Turbine, betrachtet werden kann Rotor durch Dampf, die Kondensation von Dampf und das Einströmen von Wasser in den Kern als eine Art geschlossener thermodynamischer Prozess oder Kreislauf.

Wärme und Arbeit.

Die am Prozess beteiligten Körper tauschen untereinander Energie aus. Die Energie einiger Körper nimmt zu, andere - nimmt ab. Die Übertragung von Energie von einem Körper zum anderen erfolgt auf zwei Arten:

Die erste Methode der Energieübertragung während des direkten Kontakts von Körpern mit unterschiedlichen Temperaturen durch den Austausch von kinetischer Energie zwischen den Molekülen der sich berührenden Körper (oder Strahlungsübertragung unter Verwendung elektromagnetischer Wellen).

Dabei wird Energie von einem heißeren Körper auf einen kühleren übertragen.

Die Energie der kinetischen Bewegung von Molekülen wird als thermisch bezeichnet, daher wird diese Art der Energieübertragung als Energieübertragung in Form von Wärme bezeichnet. Die Energiemenge, die ein Körper in Form von Wärme aufnimmt, wird als Wärme bezeichnet zugeführte Wärme(kommuniziert) und die Energiemenge, die der Körper in Form von Wärme abgibt - Wärme entfernt(weggenommen).

Die übliche Bezeichnung für Wärme ist Q, die Dimension ist J. Bei praktischen Berechnungen wird das Verhältnis von Wärme zu Masse wichtig - spezifische Wärme wird bezeichnet q Einheit J/kg.

Wärmezufuhr ist positiv, Wärmeabfuhr ist negativ.

Die zweite Art der Energieübertragung ist mit dem Vorhandensein von Kraftfeldern oder äußerem Druck verbunden. Um Energie auf diese Weise zu übertragen, muss sich der Körper entweder in einem Kraftfeld bewegen oder sein Volumen unter dem Einfluss von äußerem Druck ändern.

Diese Methode wird aufgerufen Übertragung von Energie in Form von Arbeit.

Betrachten wir als Beispiel für einen Körper Gas in einem Gefäß mit einem Kolben, so wird bei einer äußeren Krafteinwirkung auf den Kolben das Gas komprimiert - am Körper wird Arbeit verrichtet und bei Gasausdehnung im Gefäß, die Arbeit, die den Kolben bewegt, wird vom Körper (Gas) selbst verrichtet.

Die Menge an Energie, die ein Körper in Form von Arbeit aufnimmt, wird als bezeichnet die am Körper geleistete Arbeit, und das Gegebene – die vom Körper verausgabte Arbeit.

Üblicherweise wird die Energiemenge in Form von Arbeit bezeichnet L Maß J. Spezifische Arbeit- das Verhältnis von Arbeit zu Körpergewicht ist angegeben l Dimension - J / kg.

Definition: Arbeitsorgan - eine bestimmte Menge eines Stoffes, der an einem thermodynamischen Kreislauf teilnimmt und nützliche Arbeit verrichtet.

Das Arbeitsmedium in der RBMK-Reaktoranlage ist Wasser, das nach Verdampfung im Kern in Form von Dampf in der Turbine Arbeit verrichtet und den Rotor dreht.

Definition: Die Übertragung von Energie in einem thermodynamischen Prozess von einem Körper auf einen anderen, verbunden mit einer Änderung des Volumens des Arbeitsmediums, mit seiner Bewegung im Außenraum oder mit einer Änderung seiner Position wird als bezeichnet Arbeit verarbeiten .

Erster Hauptsatz der Thermodynamik.

Formulierung: In einem isolierten thermodynamischen System ist die Summe aller Energiearten ein konstanter Wert.

Dieses Gesetz ist ein Spezialfall des universellen Energieerhaltungs- und Umwandlungsgesetzes, das besagt, dass Energie nicht erscheint oder verschwindet, sondern nur von einer Form in eine andere übergeht.

Aus diesem Gesetz folgt, dass eine Abnahme der Gesamtenergie in einem aus einem oder mehreren Körpern bestehenden System mit einer Energiezunahme in einem anderen Körpersystem einhergehen muss.

Es gibt andere Formulierungen dieses Gesetzes:

1. Die Entstehung oder Vernichtung von Energie ist nicht möglich (diese Formulierung spricht von der Unmöglichkeit der Entstehung von Energie aus dem Nichts und ihrer Vernichtung ins Nichts);

2. Jede Bewegungsform ist fähig und muss in jede andere Bewegungsform umgewandelt werden (diese philosophische Formulierung betont die Unzerstörbarkeit von Energie und ihre Fähigkeit, sich gegenseitig in jede andere Energieform umzuwandeln);

3. Ein Perpetuum Mobile der ersten Art ist unmöglich. (Unter einem Perpetuum Mobile der ersten Art versteht man eine Maschine, die in der Lage wäre, Arbeit ohne den Einsatz jeglicher Energiequelle zu verrichten);

4. Wärme und Arbeit sind die einzigen zwei möglichen Formen der Energieübertragung von einem Körper auf einen anderen.

Enthalpie.

Im letzten Jahrhundert führte Gibss eine neue Funktion in die Praxis thermischer Berechnungen ein – die Enthalpie.

Definition: Enthalpie - ist die Summe aus der inneren Energie des Körpers und dem Produkt aus Druck und Volumen.

I=U+PV

Ich - Enthalpie; U - innere Energie; P - Druck; V - Volumen.

Spezifische Enthalpie ich ist das Verhältnis der Enthalpie eines Körpers zu seiner Masse.

Die spezifische Enthalpie ist eine Zustandsgröße.

Den Wert der spezifischen Enthalpie von Dampf und Wasser bei einem bestimmten Druck und einer bestimmten Temperatur finden Sie im Nachschlagewerk. Anhand dieser Daten ist es möglich, die am Prozess beteiligte Wärmemenge oder die Arbeit des Prozesses zu bestimmen.

Entropie

Hitze q keine Zustandsfunktion ist, hängt die im Prozess freigesetzte oder aufgenommene Wärmemenge vom Prozess selbst ab. Als Zustandsfunktion ist die Entropie bezeichnet S Einheit J/K

dS = dQ/T

dS - Entropiedifferential; dQ - Wärmedifferenz; T ist die absolute Temperatur;