p align="justify"> .1 Формулювання, аналітичний вираз, слідства
Еквівалентна співвідношення між теплотою і роботою при їх взаємних переходах встановлено в класичних дослідах Джоуля (1842 - 1867). Типовий експеримент Джоуля полягав у наступному. Вантаж, падаючи з висоти h, обертає мішалку. Обертання лопатей мішалки нагріває воду в калориметр. Після закінчення процесу система повертається в початковий стан. При цьому, піднімаючи вантаж на висоту h, ми витрачаємо роботу ззовні, значить, енергія системи збільшується. Калориметр віддає тепло в зовнішнє середовище, і його температура повертається до початкового значення. p align="justify"> Таким чином, процес носить циклічний характер. Результатом процесу є відібрання роботи від зовнішнього середовища і передача тепла в навколишнє середовище. Порівняння цих двох величин, виміряних у відповідних одиницях, показує постійне відношення між ними, не залежне від величини вантажу, розмірів калориметра і конкретних кількостей Q і A у різних дослідах. p align="justify"> Теплоту і роботу в циклічному процесі доцільно записати як суму (інтеграл) нескінченно малих (елементарних) кількостей теплоти ? Q і нескінченно малих (елементарних) робіт ? A, причому початковий і кінцевий межі інтегрування збігаються (цикл).
В
.
Для некругових процесу система не повертається в початковий стан:
В
тому межі інтегрування в загальному випадку довільні, то для елементарних величин? A і? Q
В
.
Для кінцевого процесу:
В
Q =? U + A.
Перший закон термодинаміки є окремим випадком загального закону збереження енергії в застосуванні до теплових термічним явищам.
Аналітична формулювання I закону термодинаміки: кількість тепла, передане системі, витрачається на збільшення її внутрішньої енергії (U) і роботу (A):
? Q = dU + pdV,
і після інтегрування:
Q =? U + p? V.
Для ізольованої системи:
.
Звідси випливає інше формулювання I закону термодинаміки: зміна внутрішньої енергії ізольованої системи є величина постійна.
Також I закон термодинаміки можна сформулювати в наступному вигляді:
1 різні форми енергії переходять один в одного в строго еквівалентних кількостях;
2 в будь ізольованій системі загальний запас енергії зберігається постійним;
механізм, який давав би можливість отримувати, не витрачаючи енергії (вічний двигун 1-го роду), неможливий.
Перший закону термодинаміки для ізохорно процесів (V = const)
При ізохорному процесі все тепло, що підводиться до системи, йде тільки на збільшення її вн...
