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

Внутреннюю энергию термодинамической системы можно изменить, совершив над ней механическую работу.

Чтобы вычислить конечную внутреннюю энергию U_к тела при совершении над ним (или им самим) работы А в системе о счёта, где тело покоится, надо к его начальной внутренне энергии U₀ прибавить эту работу:

U_к = U₀ + 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.

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_к тела, получившего (или отдавшего) в процессе теплообмена количество теплоты Q, надо к его начальной внутренней энергии U₀ прибавить это количество теплоты:

U_к = U₀+ 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.

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:

U₀+ A + Q = U_к

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.

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 - 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.

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).

Количество теплоты Q, полученное телом при теплообмене, и изменение температуры тела связаны соотношением:

Q = C • (t_к - t_н) = 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).

страничка