Оглавление:
Закон сохранения энергии для адиабатически изолированной системы
- Для частного случая адиабатически изолированной системы сначала рассмотрим закон сохранения энергии (называемый «первыми принципами» применительно к задачам, рассматриваемым в термодинамике).Обобщение экспериментальных фактов, лежащих в основе первого закона термодинамики можно сформулировать следующим образом: В адиабатически изолированных системах при переходе из одного конкретного состояния в другое работа зависит не от этого способа перехода, а только от начального и конечного состояния системы.
Это было прямым результатом экспериментов типа Джоуля, которые привели к открытию закона сохранения энергии. Из приведенной выше формулировки, невозможность 1-го типа вечного двигателя (то есть устройства, позволяющего получить активную работу без изменения состояния корпуса*) заключается в следующем follows. In дело в том, что если начальное и конечное состояния системы совпадают, то работа будет равна нулю.
Для простых объектов такой усложненный подход не требуется, но для более сложных явлений в сплошных средах, например вязкоупругости, ползучести, эффектов памяти (гистерезис), релаксации и т. п. Людмила Фирмаль
Независимость работы от траектории перехода сразу же подразумевает наличие функции состояния-энергии системы E. энергия системы определяется точно для любого constant. In в случае процесса теплоизоляции работа при переходе из любого состояния 1 в другое состояние 2 может быть выражена как разность значений энергии этих состояний. И’, (1.11） Фактически поведение системы при переходе из состояния 1 в состояние 2 можно описать как интегральное. (1.12） Йи = Дж ^ Aidaf、 rpfi A (функция состояния, т. е. внешний параметр a, температура m и внутренний параметр T<).
Для теплоизоляции В процессе этот Интеграл является путем independent. So, согласно известной теореме анализа, подынтегральная функция, то есть элементарная задача dfV = 2 Aidai, является полной производной некоторой функции состояния. Функция использует противоположный знак для обозначения через E — = E (a ,, m, t<). Значение E представляет собой энергию системы. Подобный этому ДГ-де(А, х,$, (1.13） Wₗₜ-Eₜ-Е » (1.14） * Если Eₜ и Er указывают энергетические значения состояний 1 и 2).
Разность энергий между этими 2 состояниями системы можно определить путем измерения работы от первого до 2-го состояния или при адиабатическом переходе от 2-го к 1-му state. As опыт показывает, что переход теплоизоляции между любыми 2 состояниями возможен по крайней мере в 1 направлении. Например, можно медленно адиабатически расширять газ, чтобы понизить температуру на определенную величину, связанную с изменением объема газа (обратимый адиабатический переход. См. § 11).
Напротив, при медленном адиабатическом сжатии происходит соответствующий нагрев. При таком же расширении адиабатический переход невозможен, когда перепад температур больше начальной температуры этих процессов, но при быстром адиабатическом сжатии, когда играет роль сила трения, можно получить больший (и даже больший) нагрев, чем при медленном. Возможность термоизоляционного перехода между по меньшей мере 1 2 состояниями в одном направлении связана с тем, что здесь мы не ограничиваемся обратимыми процессами(§ 8).
- Описанным способом можно определить разность энергий в любых 2 состояниях системы И. Поскольку энергия получается интегрированием уравнения (1.13), то она определяется как аддитивная постоянная (интегральная постоянная). Е = с — J дв + константный (1-15） Эта константа может быть выбрана произвольно*).Энергия системы, определенная таким образом, равна механической энергии gii-динамика и потенциал-если электромагнитное поле всех молекул, атомов и других частиц, которые содержит наша система, также являются частью системы, то определяемая таким образом энергия будет включать энергию.
В энергии системы мы можем различить»Е»,»Е», которая является частью кинетической энергии и энергии location. It зависит от скорости и расположения всей системы или ее макроскопических частей. Оставшаяся энергия зависит от температуры, объема и состава системы (в простейшем случае, например, при отсутствии электрического и магнитного полей). system. So вы можете положить Е = Е». + Ми (1.16） Если система находится в равновесии и нет внешнего силового поля, то полная энергия е совпадает с ее внутренней энергией.
Фундамент теории строится на базе таких математических структур и понятий, как векторные, метрические и топологические пространства, непрерывные и дифференцируемые отображения, многообразия, тензоры, группы и их представления и т. п. Людмила Фирмаль
Игнорирование энергии взаимодействия частей системы То есть энергия системы аддитивна. То есть для системы, состоящей из 2 частей A и B, так как энергия системы E равна сумме энергии этой части、 (1.17） Если вы не пренебрегаете энергией взаимодействия, то это дополнение несправедливо. Там нет additivity. In в дальнейшем энергия взаимодействия не должна учитываться, если не указано иное (это правильно, если размеры частей системы велики по сравнению с радиусом действия молекулярной силы).В этих условиях внутренняя энергия также аддитивна, поэтому для однородного тела、 = Тэ(Т, N）、 (1.18） Здесь e-определенная внутренняя энергия (то есть энергия на единицу массы), w-масса тела и его удельный объем.
Смотрите также:
