subjek penelitian termodinamika adalah energi dalam segala bentuknya, dan yang paling penting, transfer energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya.Secara historis, istilah berasal di awal-awal penelitian di bidang energi, dan pada saat itu daftar jenis energi masih kecil - mekanik dan termal.Disebut "termodinamika" paling akurat mencerminkan esensi dari subjek - gerakan (transfer) dan konversi panas menjadi kerja mekanik, dan sebaliknya.Secara bertahap konsep karakteristik proses termal: panas peleburan, kapasitas panas dan, akhirnya, unit pengukuran panas - kalori (1.772 M.Vilke).Ini akan memakan banyak waktu dan akan dirumuskan hukum pertama termodinamika, tapi setiap langkah adalah hasil dari kerja keras dari banyak peneliti.
Untuk mempelajari hukum termodinamika diambil beberapa konvensi bagaimana mengisolasi objek diselidiki dan menentukan properti untuk diselidiki.Benda uji yang diwakili oleh sistem tertutup dari sejumlah besar partikel.Jika sistem dapat menentukan batas-batas volume tertentu, hal itu disebut tubuh.Di sana-sini adalah peserta utama dalam aksi termodinamika: sistem partikel, tertutup dalam volume tertentu - gas ideal.Dalam proses konversi energi sistem termodinamika perubahan keadaan, dan perubahan ini dijelaskan oleh serangkaian konsep - parameter proses.Jika parameter mengambil T temperatur, volume V dan tekanan P, mereka cukup untuk menggambarkan setiap proses termodinamika.Semua sistem dijalankan hanya untuk negara keseimbangan.Pembentukan keseimbangan, misalnya, panas, - proses perpindahan panas - sesuatu yang mendinginkan dan memanaskan sesuatu.Jumlah "dibayar - diterima", sebagai hukum pertama termodinamika, akan sama.Dan di sini letak masalah utama adalah bahwa selama berabad-abad para ilmuwan memutuskan: Cari di bursa energi dan definisi peran mereka dalam proses.Dasar
aparat teoritis termodinamika 3 hukum.Hal ini diasumsikan bahwa tubuh dapat menyerap energi dengan meningkatkan internal (misalnya ketika pemanasan) dan / atau dengan mengorbankan energi internal untuk melakukan pekerjaan untuk mengatasi kekuatan eksternal (misalnya, mendorong piston).Berdasarkan ini, hukum pertama termodinamika diperlakukan sebagai berikut: perubahan energi internal tubuh U adalah jumlah energi yang mereka diserap energi Q dan kekuatan eksternal A. Secara matematis, ini diungkapkan melalui perubahan sangat kecil sebagai berikut:
dU = dQ + dA (1)
Bahkan, itu adalah hukum kekekalan energi, kita dapat mengatakan, hukum kehidupan.
Fitur proses termodinamika biasanya dipertimbangkan dalam model, di mana media bekerja mengambil gas ideal, yang dapat dipanaskan dan / atau mengambil alih itu kerja mekanik kekuatan eksternal (kontraksi - ekspansi) dengan bantuan piston, dan salah satu parameter - tekanan P, Volume V, atauT temperatur - adalah konstan.Penerapan hukum pertama termodinamika untuk izoprotsessam untuk menentukan sumber penerima energi untuk kondisi tertentu.
proses isochoric berarti V = const.Konsekuensi dari fakta bahwa pekerjaan mekanik tidak ada, karenavolume tidak berubah oleh panas dapat meningkatkan hanya energi internal, dan kemudian: dA = PDV = 0, dan karenanya dU = dQ dan menentukan kemungkinan dari hubungan:
dQ = (m / M) * CV * dT(2)
demikian, proses isochoric adalah karena peningkatan suhu.
proses isobarik melibatkan p = const, dan kondisi ini puas jika fluida kerja selama pemanasan melakukan kerja mekanik, seperti gerakan piston.Jika Anda beralih ke menggunakan ekspresi untuk persamaan energi pemanas Mendeleev-Clapeyron, Anda dapat dengan mudah memperoleh ekspresi untuk menghitung operasi mekanis gas:
A = (m / M) * R * (T2 - T1) (3)
R - konstanta gasdan sarana bekerja untuk meningkatkan volume gas dalam jumlah satu mol, jika perubahan suhu satu derajat Kelvin.Kesimpulan: proses isobarik gas mengisi pemanas energi (2), dan menghabiskan bagian dari peningkatan energi internal ekspansi (3).Proses
di mana T = konstan, dalam termodinamika disebut isotermal.Esensinya adalah bahwa yang dihasilkan oleh pemanasan energi internal benar-benar dikonsumsi dalam operasi kekuatan eksternal preodoleniiyu.Hukum pertama termodinamika untuk izoprotsessov menunjukkan bahwa untuk mempertahankan suhu tubuh yang konstan energi internal membuat untuk biaya melakukan kerja mekanik, dan tergantung pada tekanan.Menghitung biaya energi ini bisa dari ekspresi:
Q = A = (m / M) * R * T * (ln (p1 / p2)).
