Молекулярная физика. Курс физики, часть 1. Морозов В.Г - 19 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

Q
1→2
A
1→2
∆U
1→2
= U
2
−U
1
∆U
1→2
= Q
1→2
− A
1→2
Q
1→2
= ∆U
1→2
+ A
1→2
.
δQ
δQ = dU + δA,
δA dU
δQ δA
dU
U
dU
δQ δA
I
dU = 0.
H
Q = A ,
δA
óâèäèì, îäíàêî, ÷òî ðàçëè÷èå ìåæäó òåïëîòîé è ðàáîòîé èìååò è ïðèíöèïèàëüíî
âàæíóþ ôèçè÷åñêóþ ñòîðîíó.

2.4.      Ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè

Ðàññìîòðèì ñ ýíåðãåòè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ ïðîöåññ ïåðåõîäà ñèñòåìû èç íåêîòîðîãî
íà÷àëüíîãî ñîñòîÿíèÿ 1 â äðóãîå ñîñòîÿíèå 2. Ïóñòü â òå÷åíèå ïðîöåññà ñèñòåìå
áûëà ïåðåäàíà òåïëîòà Q1→2 è ñèñòåìà ñîâåðøèëà ðàáîòó A1→2 . Åñëè îáîçíà÷èòü
÷åðåç ∆U1→2 = U2 −U1 èçìåíåíèå âíóòðåííåé ýíåðãèè ñèñòåìû, òî çàêîí ñîõðàíåíèÿ
ýíåðãèè òðåáóåò, ÷òîáû

              ∆U1→2 = Q1→2 − A1→2        èëè      Q1→2 = ∆U1→2 + A1→2 .   (2.13)

Ýòè ñîîòíîøåíèÿ ÿâëÿþòñÿ ìàòåìàòè÷åñêîé ôîðìîé ïåðâîãî çàêîíà (ïåðâîãî
íà÷àëà) òåðìîäèíàìèêè: òåïëîòà, ñîîáùàåìàÿ ñèñòåìå, ðàñõîäóåòñÿ íà èçìåíå-
íèå âíóòðåííåé ýíåðãèè ñèñòåìû è íà ðàáîòó ñèñòåìû ïðîòèâ âíåøíèõ ñèë. Êàê ìû
âèäèì, ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè  ýòî çàêîí ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè â ïðèìåíåíèè
ê ìàêðîñêîïè÷åñêèì ïðîöåññàì.
   Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ óäîáíî çàïèñûâàòü ïåðâûé çàêîí òåðìîäèíàìèêè ïðè ïåðå-
äà÷å ñèñòåìå (áåñêîíå÷íî) ìàëîãî êîëè÷åñòâà òåïëà δQ. Òîãäà âòîðîå èç ñîîòíîøå-
íèé (2.13) ïðèíèìàåò âèä
                                 δQ = dU + δA,                            (2.14)
ãäå δA  ýëåìåíòàðíàÿ ðàáîòû ñèñòåìû, dU  áåñêîíå÷íî ìàëîå èçìåíåíèå âíóò-
ðåííåé ýíåðãèè ñèñòåìû.
   Îáðàòèì âíèìàíèå ÷èòàòåëÿ íà òî, ÷òî ìû îáîçíà÷èëè ìàëûå âåëè÷èíû δQ, δA
è dU ïî-ðàçíîìó. Ýòî íå ñëó÷àéíî, òàê êàê ìåæäó ðàáîòîé, òåïëîòîé è èçìåíåíèåì
âíóòðåííåé ýíåðãèè èìååòñÿ ãëóáîêîå ôèçè÷åñêîå ðàçëè÷èå. Äåëî â òîì, ÷òî âíóò-
ðåííÿÿ ýíåðãèÿ U ÿâëÿåòñÿ îäíîçíà÷íîé ôóíêöèåé ñîñòîÿíèÿ, ò.å. åå çíà÷åíèå
íå çàâèñèò îò òîãî, êàê ñèñòåìà ïîïàëà â äàííîå ñîñòîÿíèå. Ïîýòîìó âåëè÷èíà dU
åñòü íàñòîÿùèé äèôôåðåíöèàë; îíà ðàâíà ìàëîìó èçìåíåíèþ âíóòðåííåé ýíåðãèè.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, íè òåïëîòà δQ, íè ðàáîòà δA äèôôåðåíöèàëàìè íå ÿâëÿþòñÿ.
Èõ çíà÷åíèÿ çàâèñÿò íå òîëüêî îò òîãî, êàê èçìåíèëîñü ñîñòîÿíèå ñèñòåìû, íî è îò
òîãî, êàê ïðîèñõîäèë ïðîöåññ15 .
   Ïðè ñîâåðøåíèè ñèñòåìîé öèêëè÷åñêîãî ïðîöåññà, â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî ñè-
ñòåìà âíîâü âîçâðàùàåòñÿ â èñõîäíîå ñîñòîÿíèå, ïîëíîå èçìåíåíèå âíóòðåííåé ýíåð-
ãèè ñèñòåìû ðàâíî íóëþ. Ìàòåìàòè÷åñêè ýòî î÷åâèäíîå óòâåðæäåíèå çàïèñûâàåòñÿ
òàê:                               I
                                       dU = 0.                            (2.15)
                                  öèêë


Ñèìâîë îáîçíà÷àåò ñóììó ïðèðàùåíèé âíóòðåííåé ýíåðãèè â öèêëè÷åñêîì ïðîöåñ-
          H

ñå. Âñïîìèíàÿ óðàâíåíèå (2.14) è ïðèìåíÿÿ åãî ê öèêëè÷åñêîìó ïðîöåññó, ïîëó÷àåì
                                 Q  öèêë
                                           =A   öèêë
                                                       ,                  (2.16)
 15 Äëÿðàáîòû δA ýòî âèäíî èç ôîðìóëû (2.12), òàê êàê äàâëåíèå ãàçà â ðàçëè÷íûõ
ïðîöåññàõ ìîæåò ìåíÿòüñÿ ïî-ðàçíîìó.

                                           18

Страницы