Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия

1-й з-н есть следствие из з-на сохранения энергии. Он устанавливает эквивалентность перехода энергии из одного вида в другой. Три формулировки:

1) Все виды энергии переходят друг в друга в строго эквивалентных отношениях. Энергия не теряется и не возникает из ничего.

2) Изменение внутр. энергии термодинам. системы равно разности теплоты, подведенной к данной сис-ме и кол-во работы, совершенной этой сис-мой.

3) Невозможно создать вечный двигатель первого рода, т.е. производящий работы без затрат эквивалентного кол-ва энергии др. вида.

Термодинамика занимается макросистемами, т.е. состоящими из множества микрочастиц и энергию любой макросистемы можно выразить с помощью термодинамич. параметров P,V,T. И этой обобщающей энергетич. хар-кой сис-мы является внутренняя энергия.

Внутр. энергия – сумма кинетич. энергии движения всех частиц сис-мы, потенциальной энергии межмолекулярного взаимодействия, энергии движ. электронов, внутриядерной энергии и т.д., за исключением кинетич. и потенциальной энергии сис-мы в целом.

Математич. выражения – уравнение баланса энергии при переходе си-мы из состояния 1 в сост. 2. ΔU = U2 – U1. Абсолютное значение внутр. энергии определить невозможно. Можно определить только изменение внутр. энергии при переходе через измеряемые величины.

Из закона сохр. энергии: Если в результате процесса энергия сис-мы изменилась на ΔU, то на такую же величину изменилась энергия окруж. среды. Изменение энергии осуществляется в виде теплоты или работы. Тогда Ур-ние баланса энергии: ΔU = Q+A

а для беск. малых велич: ΔU = δQ – δA.

Внутренняя энергия явл. функцией сост. сис-мы, т.е. еёизменение не зависит от Пети перехода из сост. 1 в 2, а определяется значениями параметров в каждом из этих состояний. С матем. точки зрения U = f (T,P,V).

Теплота и работа не явл. В общем случае ф-циями состояния, т.к. они определяют только процесс перехода. Если А = 0, тогда изменение внутр. энергии равно теплоте Q. Т.е. при отсутствии работы, тепло, подводимое к системе, идет на нагрев этой системы. Если Q = 0, то работа совершается за сет убыли внутр. энергии сис-мы.