Оглавление:
Закон сохранения энергии в применении к задачам термодинамики в общем случае (первое начало термодинамики). Количество тепла, полученное системой
- Далее рассмотрим общий случай системы, которая не является изолированной. Применяя приведенные в данном случае аргументы, рассмотрим исследуемую систему А и окружающее ее тело в, окруженное изолированной оболочкой. Система A не адиабатически отделена от системы B. предположим, что вся внешняя работа «большой» системы A + B достигается только системой A. энергия большой системы A + 5 равна E + E’, E-энергия системы A, А E — это система B.
Работа системы A (поскольку B не выполняет работу) равна работе системы A + B, равной потере энергии»большой» системы: dW = — d (E + E’). (1.19） Отсюда де—ДГ-де’. (1.20> Это означает, что энергия системы а изменяется не только при работе, выполняемой системой а dW, но и при взаимодействии системы а с окружающим телом. Этот 2-й член-dE ’(обозначается dQ) называется количеством тепла, полученного в системе A.
Рациональная термодинамика не подразделяет термодинамику на равновесную и неравновесную; обе эти дисциплины рассматриваются как единая часть физики сплошных сред. Людмила Фирмаль
Вы можете написать (1.19) как ^ = dW,+ d£(a. T, 5.） (1.21） Над.： dQ = 2adadaₗ+ dE (aᵢₜm,£). Это общее уравнение, представляющее собой первый закон термодинамики[3]. Следует иметь в виду, что E-это не Система A, а функция состояния системы B, поэтому dQ не следует из равенства dQ = — dE, которое является полной производной функции состояния системы A. Количество тепла, которое получает система, не представляет собой суммарной разницы в функции состояния системы А.
То есть количество тепла зависит от перехода path. In дело в том, что в случае перехода из состояния 1 в состояние 2 количество полученного тепла составляет (1.22） (1.23） IP. + ( £ , -£.). Значение E₂-E не зависит от пути перехода (это разница между функциями состояния), но Wₗ₂ зависит от пути (система не разделена адиабатически).Следовательно, DQ это не полный производные государственной функции по системе А.
Это всего лишь небольшое количество, которое характеризует бесконечно малого процесса. Как видно из сравнения (1.14) и(1.23), для системы, которая выполняет процесс в изолированной оболочке, dQ = O. наоборот, процесс, в котором система не получает тепло и не выделяет тепло, т. е. dQ- = O, называется процессом теплоизоляции. Этот объект 1 является некоторым объектом 2, 3,…Когда объект 1 получает количество теплоты dQₜ можно разделить на несколько категорий: dQₗ-dQₐ+dQₗ,+dQᵤ+ …И говорить о количестве тепла. Тело 2, 3, 4,…
Такой раздел получил он от самого[вполне С точки зрения старой концепции тепло как специфическое вещество естественно. Но если количество тепла, как и положено, связано с энергией, передаваемой организму определенными внешними параметрами, то мы сталкиваемся с трудностями. Однако в особых случаях этот раздел может быть до некоторой степени оправдан.
Примерами являются корпуса 2, 3, 4, … это системы, которые отделены друг от друга изолированной перегородкой, но не адиабатически отделены от корпуса 1.Затем тело 2, 3. 4,… АЭ могут передавать тепло друг другу, но могут передавать и телу 1.Трудность обобщения изученных примеров заключается в том, что удаление адиабатической перегородки влияет на состояние системы и происходящие в ней процессы.
Давайте посмотрим на молекулярный смысл количества, которое входит в-L.——- Уравнение (1.22), представляющее собой первое начало. Рассмотрим систему, состоящую из частиц(атомов, ионов и т. д.). При этом мы считаем, что число частиц в системе не изменяется, как мы делали все это время (то есть если число частиц в системе изменяется в процессе процесса, то необходимо ввести еще один термин, который указывает на изменчивость энергии и изменение числа частиц t, то есть веса).
- С молекулярной точки зрения энергия системы равна сумме кинетической и потенциальной энергии всех частиц, входящих в состав системы. Примените к системе законы механики. Используйте форму динамических уравнений Гамильтона. обобщенные координаты и локомоция системы в qₜ, pi являются координатами окружающих объектов, идентифицированных и изученных как внешние параметры, а в qₜ, p показаны всеми другими обобщенными координатами и локомоцией, которые определяют положение и локомоцию молекул в нашей системе тела.
Гамильтонова функция нашей системы (равная энергии£) Hlq, p, a, q’, p’) зависит не только от q, p, но и от a, q’, p’.Уравнения движения нашей системы、 отличительное имя. W P ’ Общие (1-24） Обратите внимание, что эти уравнения не учитывают Интеграл энергии (H = const), потому что функция Гамильтона зависит от времени (a, q’, p’, зависит от времени).Однако он работает как вывод энергетического интеграла. Умножьте первую группу уравнений на p и 2-ю группу на)и вычитайте друг из друга, чтобы суммировать все i. а затем… + 0.
Поэтому точное описание математической структуры объекта на основе аксиоматики и её логических следствий имеет не только методический интерес, но и прикладное значение. Людмила Фирмаль
С другой стороны, производная по времени от H (от энергии Система£) равна следующему ъдН де дх ’*,’ 、’л (1.26> Используя (1.25), вы можете переписать его следующим образом: Чтобы перейти к макроскопическому уравнению(1.22), уравнение (1.27) должно быть усреднено за достаточно большой промежуток времени. И затем… «- С-5 *.+»»»2г«. ’+ ^ 4 * «> Здесь на панели отображается среднее значение. Сравните эту формулу с формулой (1.22) де =-2 Акда» + йй. (1.29） Видно, что этот термин соответствует работе-2 То есть изменение .
Гамильтоновой функции напрямую связано с зависимостью от параметра a ДЖЕЙ, Л То же тепло dQ, термин dl / ’ Изменение Гамильтоновой функции, вызванное изменением координат и импульса молекул окружающих объектов, не учитывается непосредственно внешними параметрами. Как уже упоминалось выше(стр. 23), В простейшем случае энергия системы может быть представлена как сумма членов(например, сумма кинетической энергии, потенциальной энергии и внутренней энергии).
Вообще говоря, однако, невозможно разделить энергию на сумму терминов, соответствующих различным типам, или, как часто говорят, форму энергии (движение, потенциал, внутреннее, электрическое и т.), а в некоторых простых случаях надо помнить, что есть смысл, как известно approximation. In вообще, такой пробой энергии, во многих случаях даже простая задача может привести к неправильному solution. As в качестве примера можно привести энергию смесей газов, химически реагирующих друг с другом (см.§ 48) E = 2ⁿi^ i (Г);здесь нельзя выбрать конкретный термин, который называется химической энергией.
Энергия пьезоэлектрика (см.§ 14) содержит члены, которые зависят как от деформации тела, так и от его деформации Электрическую поляризацию; в таком же праве, их можно рассматривать как потенциальную энергию, так и электрическую energy. In кроме того, необходимо подчеркнуть, что понятие «тепловая энергия», которое встречается довольно часто, не имеет никакого физического смысла при all. In факт, как мы видели выше,»количество тепла, которое получает тело» (dQ) не является полной разницей в функции состояния тела.
Таким образом, вводя понятие количества теплоты Q, содержащейся в теле, как специфической функции состояния тела(Интеграл dQ зависит от интегрального пути), нельзя присвоить этой величине значение тепловой энергии. Однако может показаться, что» тепловой энергией » называют зависящую от температуры часть общей энергии организма.
Но даже четкое выделение таких терминов в энергетике организма является в целом impossible. It нетрудно заметить, что даже кинетическая энергия тела может зависеть от температуры. Например, для вращающегося твердого тела с большим коэффициентом температурного расширения момент инерции зависит от температуры: J — /(m), следовательно, кинетическая энергия V(m) в> * / 2 (o-угловая скорость).
Смотрите также:
| Адиабатическая изоляция и адиабатический процесс | Термодинамическое равновесие |
| Закон сохранения энергии для адиабатически изолированной системы | Температура |
