Cyfraith gyntaf thermodynameg yw dechrau popeth sy'n bodoli

Mae pwnc astudio thermodynameg yn egni ym mhob un o'i amlygiad, ac, yn bwysicaf oll, mae trawsnewidiadau ynni o un rhywogaeth i'r llall. Digwyddodd felly fod y term ei hun yn codi ar ddiwedd ymchwil wyddonol ym maes ynni, ac ar y pryd roedd y rhestr o wahanol fathau o ynni yn dal yn fach - mecanyddol a thermol. Felly, mae'r enw "thermodynameg" yn adlewyrchu'n gywir iawn hanfod y pwnc - symud (trosglwyddo) a throsi gwres i mewn i waith mecanyddol ac i'r gwrthwyneb. Yn raddol, roedd cysyniadau sy'n nodweddu prosesau thermol: gwres o gyfuniad, cynhwysedd gwres ac, yn olaf, uned ar gyfer mesur faint o wres - calorïau (1772, M. Wilke). Bydd llawer o amser yn mynd heibio a bydd cyfraith gyntaf thermodynameg yn cael ei llunio, ond roedd pob cam yn ganlyniad i waith difrifol llawer o ymchwilwyr.

I astudio cyfreithiau thermodynameg , mabwysiadwyd rhai confensiynau sy'n ei gwneud yn bosibl i ynysu'r gwrthrych dan astudiaeth ac i bennu ei eiddo i'w hastudio. Mae'r gwrthrychau dan ymchwiliad yn cael eu cynrychioli fel systemau caeedig o nifer helaeth o ronynnau. Os yn y system mae'n bosib pennu ffiniau cyfaint penodol, yna fe'i gelwir yn gorff. Dyma sut y gwelodd prif gyfranogwr y camau thermodynamig: mae'r system gronynnau, wedi'i hamgáu mewn cyfaint benodol, yn nwy delfrydol. Yn y broses o drawsnewid ynni, mae'r system thermodynamig yn newid ei wladwriaeth, a disgrifir y newidiadau hyn gan set o gysyniadau - paramedrau proses. Os yw'r tymheredd T, cyfaint V a phwysedd P yn cael eu cymryd fel paramedrau, yna maent yn ddigonol i ddisgrifio unrhyw broses thermodynamig. Mae'r holl systemau yn cael eu hystyried yn unig ar gyfer datganiadau cydbwysedd. Mae sefydlu cydbwysedd, er enghraifft, gwres, yn broses o drosglwyddo gwres - mae rhywbeth yn cwympo, ac mae rhywbeth yn gwaethygu. Ar yr un pryd, bydd y symiau "a roddwyd i", fel y dywed cyfraith gyntaf thermodynameg, yr un fath. Ac dyma'r brif dasg y mae gwyddonwyr yn ei ddatrys ers canrifoedd: chwilio am gyfranogwyr yn y gyfnewidfa ynni a'r diffiniad o'u rôl yn y broses.

Sail cyfarpar damcaniaethol thermodynameg yw 3 deddf. Tybir y gall y corff amsugno ynni trwy gynyddu ei fewnol (er enghraifft, gwresogi) a / neu oherwydd ei egni mewnol i weithio ar oresgyn grymoedd allanol (er enghraifft, gwthio'r piston). Yn dilyn hyn, dehonglir cyfraith gyntaf thermodynameg fel a ganlyn: y newid yn egni mewnol y corff U yw swm yr egni Q a amsugno ganddo ac egni'r lluoedd allanol A. Yn fathemategol, mae hyn yn cael ei fynegi yn nhermau newidiadau infinitesimal fel a ganlyn:

DU = dQ + dA (1)

Mewn gwirionedd, dyma gyfraith cadwraeth ynni, gallwn ddweud, y gyfraith o fod.

Fel arfer ystyrir priodweddau prosesau thermodynamig yn y model lle mae'r corff gweithredol yn cymryd nwy delfrydol, y gellir ei gynhesu a / neu ei weithredu'n fecanyddol gan heddluoedd allanol (cywasgu-ehangu) trwy ddefnyddio piston, ac un o'r paramedrau - pwysedd P, cyfaint V neu dymheredd T Yn gyfartal â chyson. Mae cymhwyso cyfraith gyntaf thermodynameg i isoprocession yn ei gwneud hi'n bosibl pennu ffynonellau derbynyddion ynni ar gyfer cyflyrau penodol.

Mae'r broses isochorig yn golygu bod V = const. Y canlyniad yw nad yw gwaith mecanyddol ar gael, oherwydd Nid yw'r gyfrol yn newid, dim ond yr ynni mewnol sy'n cael ei newid oherwydd gwresogi , ac yna: dA = pdV = 0, ac felly dU = dQ a gellir ei bennu o'r perthynas:

DQ = (m / M) * CV * dT (2)

Felly, mae'r broses isochorig oherwydd cynnydd tymheredd.

Mae'r broses isobarig yn tybio p = const, a chyflawnir yr amod hwn os yw'r cyfrwng gweithio yn perfformio gwaith mecanyddol ar wresogi, er enghraifft, symud y piston. Os byddwn yn defnyddio'r ymadroddion ar gyfer yr ynni gwresogi a'r hafaliad Mendeleev-Klaiperon yn ail, gallwn gael mynegiant hawdd i gyfrifo gwaith mecanyddol y nwy :

A = (m / M) * R * (T2-T1) (3)

R yw'r cyson nwy, ac mae'n golygu gweithio i gynyddu'r gyfaint nwy yn niferoedd un mole, os bydd y tymheredd yn newid un gradd Kelvin. Casgliad: yn y broses isobarig, mae'r nwy yn cael ei ailgyflenwi gan yr ynni gwresogi (2) ac mae'n defnyddio rhan o'r cynnydd mewn ynni mewnol trwy ehangu (3).

Mae'r broses lle mae T = const, mewn thermodynameg yn cael ei alw'n isothermal. Mae ei hanfod yn gorwedd yn y ffaith bod yr ynni mewnol a dderbynnir oherwydd gwresogi yn cael ei wario'n llwyr ar gyfer gwaith ar oresgyn heddluoedd allanol. Mae cyfraith gyntaf thermodynameg ar gyfer isoprocession yn awgrymu, er mwyn cynnal tymheredd y corff cyson, bod ei ynni mewnol yn gyfrifol am y gost o wneud gwaith mecanyddol ac yn dibynnu ar y newid mewn pwysau. Gall cyfrifo'r costau ynni hyn fod o'r mynegiant:

C = A = (m / M) * R * T * (ln (p1 / p2)).