2. Перший закон термодинаміки.

2.1. Внутрішня енергія робочого тіла.

Енергія якою володіє будь яке тіло може бути подана у вигляді суми

енергія зовнішня як відомо з фізики складається з енергій зовнішньої кінетичної та потенціальної. Чим визначається запас зовн.кін.енергії? Маса на швидкість видимого руху в квадраті /2. А зовнішня потенціальна енергія це маса тіла і взяти якусь порівняльну поверхню відносно якої розташований центр ваги тіла і на приск.вільного падіння.

Внутрішня енергія – це є сума внутрішньої кінетичної та внутрішньої потенціальної енергій тіла. Позначається величина [Дж]. Внутрішня кінетична визначається швидкістю руху молекул (всіх видів руху молекул – поступального, обертального, коливального). Зрозуміло що вн.кін.ен. є тому що абсолютна температура є мірою хаотичного руху молекул. Внутрішня пот.ен. залежить від сил взаємозв’язку між молекулами. Для ідеального газу ми знаємо що в ньому відсутні сили міжмолек взаємодії, отже вн.пот.ен. відсутня. Щодо реального газу то тут є сили міжмолек.взаємодії які залежать від середньої відстані між молекулами і як щільно вони упаковані . Таким чином вн.ен. є функцією параметрів стану і вона називається функцією стану. Внутрішня енергія відноситься до калоричних параметрів стану. Широко використовується поняття [Дж/кг] – питома внутрішня енергія.

Які основні властивості вн.ен. як функції стану:

1. Диференціал функції стану це завжди повний диференціал функції.

2. Зміна функції стану не залежить від характеру термодинамічного процесу. (не залежить від шляху переводу робочого тіла з 1 точки в 2). або . Завжди зміну функції стану прийнято позначати точками процесу.(від початкової до кінцевої).

3. - криволінійний інтеграл по замкнутому контуру дорівнює 0. – це 3-тя властивість.

2.2. Ентальпія.

Це теж функція стану. Ентальпія позначається буквою або (не грає ролі).

Ентальпія дослівно перекладається тепловміст, але цей переклад не відповідає фізичному змісту даної величини.

Що ж таке ентальпія. Пояснюю на основі формули ентальпія робочого тіла – сума його вн.ен. та добутку абсол.тиску на об’єм. Розмірність ентальпії Дж. Також використовується поняття , Дж/кг – питома ентальпія.

2.3. Робота зміни об’єму.

Я кщо змінюється об’єм робочого тіла то при цьому обов’язково виконується робота – має місце макрофізична форма енергообміну. Розглянемо якесь робоче тіло масою . Воно поміщено в пружну оболонку, при розширенні чи стискуванні РТ на зміну форми оболонки енергія не витрачається. РТ знаходить з тиском а навколишнє середовище має тиск . Виділяємо на цій поверхні елементарну площадку площею . Нехай абс.тиск збільшиться на нескінченно малу величину – що відбудеться з об’ємом РТ. Штриховою лінією об’єм після розширення. Площадка переміститься на величину . Розмір площадки залишиться незмінним (зростанням нехтуємо). Збоку газу на площадку діє сила - . Елементарна робота по переміщенню в просторі площадки рівна . Підставляємо замість - - . може мати знак „+” коли об’єм з більшиться і навпаки... Тоді як абсолютний тиск завжди додатній. Тоді зміна роботи залежить від зміни об’єму. Розмірність . Можна використовувати величину Дж/кг – питома робота. Але це повинен бути елементарний – нескінченно малий рівноважний процес. А якщо ми маємо якийсь кінцевий приріст об’єму, як знайти роботу. Ми інтегруємо ліву і праву частини рівняння і отримуємо (визначений інтеграл по об’єму від до . Виявляється якщо взяти діаграму стану в координатах то робота зміни об’єму в таких координатах має гарну графічну інтерпретацію. (визначений інтеграл це площа під кривою інтегрування) отже довільний термодинамічний процес 1-2 то площа дорівнює роботі яка має місце в цьому процесі . Тому така діаграма називається робочою тому що в ній наглядно зображається робота зміни об’єму.

Робота величина алгебраїчна – може бути і додатною і від’ємною. В процесі стискування площа виходить зі знаком „-„ і навпаки (пояснити) (робота над РТ і робота РТ....).