Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
И его применение к различным процессамСтр 1 из 18Следующая ⇒
Первый закон термодинамики является количественной формулировкой всеобщего закона сохранения энергии применительно к процессам, связанным с превращениями теплоты и работы. Он утверждает, что в любой изолированной системе запас энергии остается постоянным. Первый закон термодинамики возник в эпоху создания тепловых двигателей. С появлением тепловых машин перед человечеством встала естественная задача создания экономически выгодных машин. Предпринимались многочисленные попытки создания вечного двигателя I рода − тепловой машины, производящей работу без затрат энергии. Невозможно создать вечный двигатель I рода − это утверждение также является одной из формулировок первого закона термодинамики. Необходимо отметить, что первый закон термодинамики представляет собой постулат − он не может быть доказан логическим путем или выведен из каких-либо более общих положений. Истинность этого закона подтверждена многолетним опытом человечества. Первый закон термодинамики устанавливает связь между теплотой Q, работой А и изменением внутренней энергии системы D U. Пусть к закрытой системе подведено некоторое количество теплоты Q. Согласно первому закону термодинамики эта теплота идет в общем случае на увеличение внутренней энергии и на совершение системой работы: Q = D U + A. (1.2) Для бесконечно малых величин . (1.3) Знак d в уравнении (1.3) отражает тот факт, что теплота и работа − функции процесса и их бесконечно малое изменение не является полным дифференциалом. В уравнениях (1.2) и (1.3) используется термодинамическая система знаков: теплота положительна, если она передается системе; работа положительна, если она совершается системой. В общем случае работа является суммой нескольких качественно различных видов работ (механической, электрической, магнитной, поверхностной и др.). Принято все виды работ за исключением работы расширения (сжатия) называть полезной работой . С учетом этого первый закон термодинамики примет вид: . Если совершается только работа расширения (сжатия) pdV, то . (1.4) Рассмотрим простейшую термодинамическую систему – газ, находящийся в цилиндре с поршнем. При подводе к нему теплоты Q газ нагревается (следовательно, увеличивается его внутренняя энергия) и расширяется (совершается работа). Таким образом, теплота расходуется частично на увеличение внутренней энергии и частично на совершение работы против внешних сил.
Применим уравнение (1.4) для анализа основных термодинамических процессов. 1) Изохорный процесс (V = const, dV = 0). Так как работа расширения при этом равна 0, то, очевидно, что вся теплота, подведенная к системе, идет на увеличение внутренней энергии: , . Таким образом, теплота изохорного процесса равна изменению внутренней энергии и, следовательно, является функцией состояния. 2) Изобарный процесс (p = const, dp = 0). Уравнение (1.4) в этом случае запишется в виде , где U + pV = H − функция состояния системы, называемая энтальпией. , Qp = D H. Таким образом, теплота изобарного процесса равна изменению энтальпии и является функцией состояния. Получим формулу для расчета работы расширения, совершаемой в изобарном процессе. d А = pdV. Проинтегрируем в интервале от V 1 до V 2: . Для изобарного процесса, протекающего в идеальном газе, в соответствии с уравнением Менделеева-Клапейрона (1.1) для начального и конечного состояния , работа расширения равна . Если протекает изобарно-изотермический процесс (р, Т = const), уравнение принимает вид: , где . Связь между QV и Qp определяется уравнением: . Для реакций, протекающих с участием только конденсированных фаз, объем системы практически не изменяется (D V = 0) и Q p» Q v. Для реакций, протекающих с участием веществ в газообразном состоянии, в том числе идеальных и реальных газов при невысоких давлениях, к которым применимо уравнение Менделеева-Клапейрона, изменение объема вызвано уменьшением или увеличением числа моль газообразных компонентов в системе , где D n – изменение числа моль газообразных продуктов реакции и исходных веществ: . Следовательно, или . 3. Изотермический процесс (Т = const) Рассмотрим изотермический процесс, протекающий в идеальном газе. Согласно закону Гей-Люссака-Джоуля внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры и не зависит от давления и объема. Это значит, что при
. Для идеального газа в соответствии с уравнением (1.1) , . После интегрирования . При Т = const , тогда . 4) Адиабатический процесс осуществляется без теплообмена с окружающей средой (d Q = 0). d A = − dU, A = − D U. В адиабатическом процессе работа может совершаться только за счет убыли внутренней энергии. Термохимия
Термохимия – раздел химической термодинамики, изучающий взаимосвязь химических и физико-химических процессов с сопровождающими их тепловыми эффектами. Тепловой эффект – это количество теплоты, которое система выделяет или поглощает в необратимо протекающем процессе. В любом акте химического превращения принимает участие некоторая совокупность атомов, характеризующая исходные вещества, а после их перераспределения – и продукты реакции. Перегруппировка атомов вызвана изменением химических связей в молекулах реагирующих веществ. Поскольку внутренняя энергия исходных молекул отличается от внутренней энергии продуктов реакции, то происходит изменение внутренней энергии системы, которое сопровождается тепловым эффектом и совершением работы. Процессы, при протекании которых теплота выделяется, являются экзотермическими. Процессы, протекающие с поглощением теплоты, – эндотермические.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 142; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.220.16.184 (0.011 с.) |