Первое начало термодинамики

один из двух основных законов термодинамики (См. Термодинамика), представляет собой закон сохранения энергии для систем, в которых существенное значение имеют тепловые процессы. П. н. т. было сформулировано в середине 19 в. в результате работ Ю. Р. Майера, Дж. Джоуля (См. Джоуль) и Г. Гельмгольца (см. Энергии сохранения закон). Согласно П. н. т., термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. П. н. т. часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя (См. Вечный двигатель) 1-го рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.

При сообщении термодинамической системе некоторого количества теплоты Q в общем случае происходит изменение внутренней энергии (См. Внутренняя энергия) системы ΔU и система совершает работу (См. Работа)А:

Q =ΔU + A (1)

Уравнение (1), выражающее П. н. т., является определением изменения внутренней энергии системы (ΔU), так как Q и А —независимо измеряемые величины.

Внутреннюю энергию системы U можно, в частности, найти, измеряя работу системы в адиабатном процессе (См. Адиабатный процесс) (то есть при Q = 0): А_ад = — ΔU, что определяет U с точностью до некоторой аддитивной постоянной U₀:

U = U + U₀ (2)

П. н. т. утверждает, что U является функцией состояния системы, то есть каждое состояние термодинамической системы характеризуется определённым значением U, независимо от того, каким путём система приведена в данное состояние (в то время как значения Q и А зависят от процесса, приведшего к изменению состояния системы). При исследовании термодинамических свойств физической систем П. н. т. обычно применяется совместно со вторым началом термодинамики (См. Второе начало термодинамики).

Лит.: Леонтович М. А., Введение в термодинамику, 2 изд., М.— Л., 1952; Путилов К. А., Термодинамика, М., 1971.

ПЕРВОЕ начало ТЕРМОДИНАМИКИ - одно из основных положений термодинамики, являющееся по существу законом сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам: Q=?U + A, где Q - сообщаемое термодинамической системе (напр., пару в тепловой машине) количество теплоты, А - совершаемая ею работа, ?U - изменение ее внутренней энергии. Первое начало термодинамики сформулировано в сер. 19 в. в результате работ Ю. Р. Майера, Дж. Джоуля и Г. Гельмгольца.

first law of thermodynamics

first law of thermodynamics

ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

один из двух осн. законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для систем, в к-рых существ. значение имеют тепловые процессы. П. н. т. было сформулировано в сер. 19 в. в результате работ нем. учёного Ю. Р. Майера, англ. физика Дж. П. Джоуля и нем. физика Г. Гельмгольца (см. ЭНЕРГИИ СОХРАНЕНИЯ ЗАКОН). Согласно П. н. т., термодинамич. система может совершать работу только за счёт своей внутр. энергии или к.-л. внеш. источников энергии. П. н. т. часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя 1-го рода, к-рый совершал бы работу, не черпая энергию из к.-л. источника.

При сообщении термодинамич. системе нек-рого кол-ва теплоты Q в общем случае изменяется её внутренняя энергия на DU и система совершает работу А:

Q =DU+A. (1)

Ур-ние (1), выражающее П. н. т., явл. определением изменения внутр. энергии системы (DU), т. к. Q и А — независимо измеряемые величины. Внутр. энергию системы DU можно, в частности, найти, измеряя работу системы в адиабатич. процессе (т. е. при Q=0): Aад =-DU, что определяет U с точностью до нек-рой аддитивной постоянной U0:

U=DU+U0. (2)

П. н. т. утверждает, что U явл. функцией состояния системы, т. е. каждое состояние термодинамич. системы характеризуется определ. значением U, независимо от того, каким путём система приведена в данное состояние (в то время как, значения Q и А зависят от процесса, приведшего к изменению состояния системы). При исследовании термодинамич. свойств физ. системы П. н. т. обычно применяется совместно со вторым началом термодинамики.

,

один из осн. законов термодинамики; является законом сохранения энергии для систем, в к-рых существ, значение имеют тепловые процессы (поглощение или выделение тепла). Согласно П. н. т., термодинамич. система (напр., пар в тепловой машине) может совершать работу только за счет своей внутр. энергии или к.-л. внеш. источника энергии. П. н. т. часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, к-рый совершал бы работу, не черпая энергию из нек-рого источника.

П. н. т. вводит представление о внутренней энергии системы как ф-ции состояния. При сообщении системе нек-рого кол-ва теплоты Qпроисходит изменение внутр. энергии системы DU и система совершает работу А:

DU = Q + А.

П. н. т. утверждает, что каждое состояние системы характеризуется определенным значением внутр. энергии U, независимо от того, каким путем приведена система в данное состояние. В отличие от значений Uзначения Aи Qзависят от процесса, приведшего к изменению состояния системы. Если начальное и конечное состояния a и bбесконечно близки (переходы между такими состояниями наз. инфи-нитезимальными процессами), П. н. т. записывается в виде:

Это означает, что бесконечно малое изменение внутр. энергии dU является полным дифференциалом ф-ции состояния, т. е. интеграл = b Ч U_a ,> тогда как бесконечно малые кол-ва теплоты и работы не являются дифференц. величинами, т. е. интегралы от этих бесконечно малых величин зависят от выбранного пути перехода между состояниями аи b(иногда их наз. неполными дифференциалами).

Из общего кол-ва работы, производимой системой объема У, можно выделить работу обратимого изотермич. расширения под действием внеш. давления p^e, равную eV, > и все остальные виды работы, каждый из к-рых можно представить произведением нек-рой обобщенной силы , действующей на систему со стороны окружающей среды, на обобщенную координату i , изменяющуюся под воздействием соответствующей обобщенной силы. Для инфинитези-мального процесса

П. н. т. позволяет рассчитать макс. работу, получаемую при изотермич. расширении идеального газа, изотермич. испарении жидкости при пост. давлении, устанавливать законы адиабатич. расширения газов и др. П. н. т. является основой термохимии, рассматривающей системы, в к-рых теплота поглощается или выделяется в результате хим. р-ций, фазовых превращ. или растворения (разбавления р-ров).

Если система обменивается со средой не только энергией, но и в-вом (см. Открытая система), изменение внутр. энергии системы при переходе из начального состояния в конечное включает помимо работы Аи теплоты Qеще и т. наз. энергию массы Z. Бесконечно малое кол-во энергии массы в инфинитезимальном процессе определяется хим. потенциалами _k каждого из компонентов системы: =, где k -> бесконечно малое изменение числа молей k-гo компонента в результате обмена со средой.

В случае квазистатич. процесса, при к-ром система в каждый момент времени находится в равновесии с окружающей средой, П. н. т. в общем виде имеет след. мат. выражение:

где pи m_k равны соответствующим значениям для окружающей среды (индекс епри i > обычно опускают). Это выражение используется в прикладной термодинамике применительно к системам, в к-рых производится работа хим., электрич., магн. и т. п. сил.

П. н. т. было сформулировано в сер. 19 в. в результате работ Ю. P. Майера, Дж. Джоуля и Г. Гельмгольца. Вместе со вторым началом термодинамики оно составляет основу классич. термодинамики. В 60-х гг. 20 в. сформулирован фундам. закон устойчивого равновесия систем (Д. Хацо-пулос, Д. Кинан, P. Хейвуд), следствиями к-рого являются как П. н. т., так и второе начало.

Лит.: Кубо Р., Термодинамика, пер. с англ., M., 1970; Гельфер Я. M., История и методология термодинамики и статистической физики, 2 изд., M., 1981; Хейвуд Р., Термодинамика равновесных процессов, пер. с англ., M., 1983; Alberty R. A., Physical chemistry, 7 ed, N. Y., 1987. Г. П. Гладышев.

пе́рвое нача́ло термодина́мики

одно из основных положений термодинамики, являющееся по существу законом сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам: Q = ΔU + А, где Q — сообщаемое термодинамической системе (например, пару в тепловой машине) количество теплоты, А — совершаемая ею работа, ΔU — изменение её внутренней энергии. Первое начало термодинамики сформулировано в середине XIX в. в результате работ Ю. Р. Майера, Дж. Джоуля и Г. Гельмгольца.

* * *

ПЕ́РВОЕ НАЧА́ЛО ТЕРМОДИНА́МИКИ, одно из основных положений термодинамики, являющееся по существу законом сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам: Q=DU + A, где Q — сообщаемое термодинамической системе (напр., пару в тепловой машине) количество теплоты, А — совершаемая ею работа, DU — изменение ее внутренней энергии. Первое начало термодинамики сформулировано в сер. 19 в. в результате работ Ю. Р. Майера, Дж. Джоуля и Г. Гельмгольца(см. ГЕЛЬМГОЛЬЦ Герман Людвиг Фердинанд).

он же первый закон термодинамики — закон сохранения энергии в термодинамической системе, согласно которому работа может совершаться только за счет теплоты или какой-либо другой формы энергии. Первое начало термодинамики можно формулировать также как невозможность существования вечного двигателя (1 рода), который совершал бы работу, не черпая энергии извне.

один из осн. законов термодинамики, являющийся выражением закона сохранения энергии для термодина-мич. системы. Согласно П. н. т. теплота Q, сообщаемая системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы Дельта U и совершение системой работы А против внеш. сил: Q = Дельта U + А. Если система (или её макроскопич. части) движется, то Q = Дельта U + Дельта Е_к + А, где Дельта Е_к - изменение кинетич. энергии системы.

first law of thermodynamics

одно из осн. положений термодинамики, являющееся но существу законом сохранения энергии в применении к термодинамич. процессам: Q = Дельта U +A, где Q - сообщаемое термодинамич. системе (напр., пару в тепловой машине) кол-во теплоты, А - совершаемая его работа, Дельта U- изменение её внутр. энергии. П. н т. сформулировано в сер. 19 в. в результате работ Ю. Р. Майера, Дж. Джоуля и Г. Гельмгольца.