5. Эквивалентность теплоты и работы

Закон сохранения и превращения энергии устанав­ливает, что энергия не уничтожается и не создается вновь, а лишь переходит из одной формы в другую в раз­личных физических» химических и других процессах. Переход энергии одного вида в другой происходит по закону эквивалентности, т. Е. определенному количеству энергии данного вида соответствует одно и то же количество энергии другого вида.

^Экспериментальное подтверждение закона сохране­ния энергии было получено <в работах русских и зару­бежных ученых. В 1840 г. русский академик Г. Гесс впервые после М. В. Ломоносова сформулировал закон сохранения энергии применительно к термохимическим .процессам; в 1844 г. русский академик Р. Ленд уста­новил количественное соотношение между электрической энергией и теплотой. Немецкий ученый Р. Майер, изучая тепловые процессы, теоретически вычислил механический эквивалент теплоты, положив в основу расчета значения теплоемкостей воздуха. Так как эти теплоемкости были весьма неточны, то и конечный результат, т. е. значение •механического эквивалента, значительно отличался от .истинного. Позднее на основе большого количества опы­тов с использованием различных веществ английский исследователь Д. Джоуль также определил механиче­ский эквивалент.

Эквивалентность между теплотой и работой выража-» ется уравнением:

Q=AL

L=EQ

В настоящее время значение механического эквива­лента принимают равным

E=427 кгс*м/ккал

A= ккал/кгс*м

6 Термодинам. Проц.

Всякое изменение параметров состояния рабочего тела называется термодинамическим процессом. Каждый процесс совершается при тепловом и механическом взаимодействий рабочего тела с внешней окружающей средой, при этом_ состояние последней также изменяется. Термодинамический процесс, состоящий из непре­рывного ряда равновесных состоянии, называется равновесным. Равенство давлений по всей массе газа характеризует его механическое равновесие, а равенство темпера­тур — термическое равновесие. Используя эти понятия, можно установить, что необходимым условием протекания равно­весный Процессов Является существование механического и термического ривновесия Газа.

Избразим в p,v- диограмме произвольный равновес­ный процесс линией 1—2 (рис. 2-1). Из графика видно, что при переходе газа из начального 1 в конечное со­стояние 2 происходит понижение давления и увеличение удельного объема газау.Это есть процесс расширения газ а, который считается п р я м ы м процессом. Обратным процессом считается процесс сжатия газа, когда он из состояния 2 переходит в начальное состояние 1: при этом происходит уменьшение удельного объема и повышение давления.

Характерным свойством равновесных процессов является их обратимость. В связи с этим равновесные процессы называются обратимыми цроцессами. Равновесные обратимые процессы являются идеаль­ными процессами, которые в первую очередь рассмат­риваются термодинамикой. Все реальные: процессы протекаюл с большой ско­ростью и при наличии конечной разности температур и давлений между газом и 'внешней средой.; В связи с этим термическое и механическое равновесие газа не соблюдается, поэтому эти процессы будут неравновес­ными и, следовательно, необратимыми.