====== Глава 2. Основы термодинамики ======
===== Внутренняя энергия термодинамической системы =====
 **Термодинамической системой** называют совокупность очень большого числа частиц.

Частицы, из которых состоит термодинамическая система, совершают непрерывное хаотическое движение относительно друг друга и взаимодействуют как между собой, так и с внешними телами.

Сумму кинетических энергий хаотического движения всех молекул (атомов) и потенциальных энергий их взаимодействия друг с другом называют **внутренней энергией термодинамической системы**:

**U = K + П**
===== Изменение внутренней энергии термодинамической системы в результате совершения работы =====
Внутреннюю энергию термодинамической системы можно изменить, совершив над ней механическую работу.

Чтобы вычислить конечную внутреннюю энергию U<sub>к</sub> тела при совершении над ним (или им самим) работы А в системе о счёта, где тело покоится, надо к его начальной внутренне энергии U<sub>0</sub> прибавить эту работу:

**U<sub>к</sub> = U<sub>0</sub> + A**

При этом если работа совершается над телом, то значение работы А будет положительным. Если же работу совершает само тело, то значение работы А будет отрицательным. Это правило называют **правилом знаков**.

===== Изменение внутренней энергии термодинамической системы в результате теплообмена =====
Процесс, при котором одно тело передаёт энергию другому без совершения работы, называют **теплообменом**.

Количество энергии, переданной от одного тела к другому в процессе теплообмена, называют **количеством теплоты (теплотой)**.

При теплообмене теплота самопроизвольно всегда передаётся от более нагретого тела к менее нагретому телу.

Чтобы вычислить конечную внутреннюю энергию U<sub>к</sub> тела, получившего (или отдавшего) в процессе теплообмена количество теплоты Q, надо к его начальной внутренней энергии U<sub>0</sub> прибавить это количество теплоты:

**U<sub>к</sub> = U<sub>0</sub>+ Q.**

Если тело получает количество теплоты Q, то значение Q считают положительным. Если же тело отдаёт количество теплоты Q, то значение Q считают отрицательным. Это правило называют правилом знаков.
===== Изменение внутренней энергии в общем случае. Закон сохранения энергии при тепловых процессах =====
 Внутреннюю энергию термодинамической системы можно изменить только двумя способами: **1)** совершить над системой механическую работу; **2)** передать ей определённое количество теплоты. Эти два процесса могут происходить одновременно.

**Первый закон термодинамики.**

**Изменение внутренней энергии тела (термодинамической системы) можно описать уравнением:**

**U<sub>0</sub>+ A + Q = U<sub>к</sub>**

где А - работа, совершённая над телом, а Q - количество теплоты, переданное телу, которые подставлены в уравнение с учётом //правила знаков//. 

**Закон сохранения энергии.**

**Энергия не может появиться из ничего или исчезнуть бесследно. Возможен лишь ее переход от одного тела к другому или из одного вида в другой.**
===== Виды теплообмена =====
Теплообмен может осуществляться за счёт **теплопроводности, конвекции и излучения.**

Процесс передачи теплоты от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте называют **теплопроводностью.**

Процесс теплообмена, происходящий за счёт перемещения нагретых и холодных частей вещества, называют **конвекцией.**

**Излучение** - это процесс теплообмена посредством электромагнитных волн. Для передачи теплоты излучением от одного тела к другому наличие вещества между ними не обязательно.

Горячие тела излучают больше, чем холодные.

Тела с тёмной поверхностью как излучают, так и поглощают электромагнитные волны лучше, чем тела со светлой поверхностью.
===== Температура и тепловое равновесие =====
**Температура** - физическая величина, характеризующая степень нагретости термодинамической системы, находящейся в состоянии теплового (термодинамического) равновесия.

**Теплоизолированной** называют такую термодинамическую систему, которая не обменивается теплотой с внешними (не входящими в систему) телами.

Систему, ни над одним из тел которой внешние тела не совершают работы, называют **механически изолированной.**

Термодинамическую систему называют **полностью изолированной**, если она является механически и теплоизолированной.

**Нулевой закон термодинамики.**

**Если термодинамическая система является полностью изолированной, она с течением времени самопроизвольно переходит в состояние термодинамического равновесия.**
===== Измерение температуры. Термометр ===== 
Для измерения температуры используют свойство всех полн стью изолированных термодинамических систем приходить состояние теплового равновесия.

Измерение температуры основано на достижении теплово равновесия между телом, температура которого измеряетс и термометром.

Термометр, во-первых, должен содержать //рабочее вещество// параметры которого однозначно изменяются при изменении его температуры; во-вторых, его шкала должна быть соответствующим образом //оцифрована//; в-третьих, используемый термометр должен быть таким, чтобы изменение температуры тела в процессе измерения было //незначительным//.

За единицу абсолютной температуры принят //1 кельвин (К)//, который равен //1 градусу Цельсия (°C)//.
По шкале Цельсия абсолютному нулю по шкале Кельвина соответствует температура **-273,15 °С **(при расчётах приближён- но считают -273 °C).
===== Теплоёмкость тела. Удельная теплоёмкость =====
Количество теплоты Q, полученное телом при теплообмене, и изменение температуры тела связаны соотношением:

**Q = C • (t<sub>к</sub> - t<sub>н</sub>) = C • Аt.**

**Теплоёмкостью тела** называют коэффициент С, равный отношению количества теплоты, полученного телом, к соответствующему изменению его температуры:

**C = Q / At**

Теплоёмкость однородного тела пропорциональна массе этого тела.

**Удельной теплоёмкостью** вещества называют количество теплоты, необходимое для нагревания на один градус 1 кг этого вещества.

Удельную теплоёмкость обозначают буквой с. Единица удельной теплоёмкости в СИ - джоуль на килограмм-кельвин, Дж/(кг • К).
===== Удельная теплота сгорания топлива =====
Химические реакции, при которых термодинамическая система поглощает теплоту, называют **эндотермическими.**

Химические реакции, при которых термодинамическая система выделяет теплоту, называют **экзотермическими.**

Количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг данного вещества, называют **удельной теплотой сгорания этого вещества.**

Единица удельной теплоты сгорания в СИ - джоуль на килограмм (Дж/кг).

Для определения количества теплоты Q, выделяющегося при полном сгорании топлива, необходимо удельную теплоту сгорания q этого топлива умножить на его массу m:

**Q = q • m.**

[[страничка]]