Первый закон термодинамики может быть записан также в другой форме.

Учитывая то, что энтальпия равна:

                        (повтор 3.9)

а ее изменение:

                                    (3.10)

Выразим из выражения изменение внутренней энергии:

                                    (3.11)

и подставим ее в уравнение первого закона термодинамики

                           (3.12)

или:

                                     (3.13)

 

3.3 Основные термодинамические процессы

 

Уравнение состояния идеального газа описывает состояние газа, когда на газ не оказывается механическое или тепловое воздействие. Броуновское движение молекулами газа совершается, однако сам газ находится в покое, например, газ, находящийся в баллоне.

Однако если на газ оказать механическое воздействие (поршень цилиндра двигателя) или тепловое воздействие (подогрев, охлаждение), то термодинамические параметры состояния системы (газа) изменятся.

Изменение параметров состояния () рабочего тела (газа) вследствие внешнего воздействия на рабочее тело называется термодинамическим процессом.

Так, например, при перемещении поршня в цилиндре двигателя объем, а с ним давление и температура находящегося внутри газа будут изменяться, поскольку будет совершаться процесс расширения или сжатия газа.

Пояснение сущности процесса на примере изображения механической и располагаемой работы в  координатах.

На рисунке 3.2 точка 1 соответствует начальному состоянию рабочего тела, точка 2- конечному, а линия 1-2 соответствует процессу расширения рабочего тела от  до .

Механическая работа графически изображается на плоскости  площадью, заключенной между кривой процесса и осью объемов.

Располагаемая работа графически изображается на плоскости  площадью, заключенной между кривой процесса и осью давлений.

 

3.3.1 Изохорный процесс

 

Изохорный процесс – это процесс подвода или отвода теплоты от рабочего тела при постоянном объеме рабочего тела ().

Напомнить, что термодинамическим процессом называется изменение параметров состояния () рабочего тела вследствие внешнего воздействия на него. Подвод теплоты – это тоже внешнее воздействие на рабочее тело.

Параметры  связаны между собой уравнением состояния идеального газа. Запишем уравнение состояния идеального газа для начального и конечного состояний газа:

                                      (3.14)

                                     (3.15)

Выразим  из первого и второго уравнений:

                                            (3.16)

                                           (3.17)

Левые части этих уравнений равны. Соответственно равны и правые части этих уравнений:

                                     (3.18)

Поскольку мы рассматриваем изохорный процесс, при котором , то зависимость между начальными и конечными параметрами в изохорном процессе следующая:

                                                (3.19)

Формулу (48) можно переписать в другом виде:

                                               (3.20)

Запишем первый закон термодинамики:

                                           (3.21)

В развернутом виде эта формула будет выглядеть так:

                   (3.22)

Поскольку в изохорном процессе , то первый закон термодинамики для изохорного процесса подвода теплоты имеет следующий вид:

                                  (3.23)