Первый закон термодинамики. Математическое выражение первого закона. Энтальпия. Изохорная и изобарная теплоты процесса и соотношение между ними.

 Первый закон термодинамики имеет несколько формулировок:

• «Закон сохранения энергии», Ломоносов: энергия не исчезает бесследно и не возникает из неоткуда, а только превращается из одного вида в другой, в строго эквивалентных, всегда одинаковых соотношениях.
• Энергия изолированной системы – есть величина постоянная.
• Нельзя создать вечный двигатель первого рода, т.е. такую машину, которая совершала бы работу, не затрачивая энергии.

Математическое выражение закона: изменение внутренней энергии системы равно разности между теплотой, поглощенной системой и работой, совершаемой системой.

                ΔU = Q – A

                ΔE = Q – A

Внутренняя энергия – энергия движения молекул, атомов, электронов и ядерная (атомная) энергия.

Внутрення энергия – энергия скрытого вещества и высвобождающаяся при химических реакциях.

Абсолютное значение внутренней энергии измерит нельзя, можно измерить только ее изменение в процессе (ΔU).

                A = p * ΔV

                A = ΔnRT

В процессах внутренняя энергия может возрастать/уменьшаться:

• Если Q>A, то ΔU>0 – возрстает
• Если Q<A, то ΔU<0 – убывает
• Если Q=A, то ΔU=0

Изохорный процесс (V=const).

Т.к. ΔU = Q – A, и ΔV=0, то A=p*ΔV = p*0 = 0

ΔU=QV

Изменение внутренней энергии в изохорном процессе равно теплоте этого процесса, т.е. если теплота поглощается, то внутренняя энергия на эту величину и возросла, если теплота выделилась – внутренняя энергия уменьшилась.

Внутренняя энергия – термодинамическая функция, изменение которой равно теплоте изохорного процесса.

Изобарный процесс (p=const).

A=p*ΔV, A≠0, A=p(V2-V1)

ΔU=QP-p(V2-V1)

QP=ΔU+ p(V2-V1)

QP=U2-U1 + pV2-pV1

QP=(U2+pV2) – (U1+pV1)

U+pV = H (энтальпия)

      QP=H2-H1

      QP=ΔH

Энтальпия – термодинамическая функция, изменение которой равно теплоте изобарного процесса.

Энтальпия – теплота, однако не всякая теплота равно энтальпии, а только теплота изобарного процесса.

Теплота изобарного процесса равна изменению энтальпии системы.

Связь QP и QV (энтальпии и внутренней энергии)

Из предыдущих выводов следует:

                ΔH = ΔU + p*ΔV

                ΔH = ΔU +ΔnRT

Энтальпия отличается от внутренней энергии на величину работы по расширении системы.

                QP = QV + p*ΔV

                QP = QV + ΔnRT