Первое начало термодинамики

Молярной теплоемкостью C называется количество теплоты, которое необходимо передать 1 молю вещества, чтобы его температура увеличилась на 1 Кельвин:

В термодинамике широко используются понятия молярной теплоемкости при постоянном объеме CV и молярной теплоемкости при постоянном давлении Cp. В идеальном газе они удовлетворяют уравнению Майера:
Cp – CV = R.

Теплоемкость одного моля одноатомного идеального газа при постоянном объеме равна , двухатомного – , многоатомного – 3R.

Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре:
U = CVT.

Работа ΔA, совершаемая газом, определяется давлением газа и изменением его объема:
ΔA = pΔV.

Рис. 1. Если давление газа в процессе совершения работы изменяется, то работа может быть найдена по площади под графиком
Рис. 2. Работа газа зависит от пути, по которому газ переходит из состояния 1 в состояние 2

 

Первое начало термодинамики. Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы над внешними телами:
Q = ΔU + A.

В изохорном процессе газ работы не совершает, и ΔU = Q. В изобарном процессе A = pΔV = p (V2 – V1). В изотермическом процессе ΔU = 0, и A = Q; вся теплота, переданная телу, идет на работу над внешними телами. Графически работа равна площади под кривой процесса на плоскости pV.

Рис. 3. Первое начало термодинамики для изохорного процесса
Рис. 4. Первое начало термодинамики для изобарного процесса
Рис. 5. Первое начало термодинамики для изотермического процесса
Рис. 6. Первое начало термодинамики для адиабатного процесса

Адиабатным называется квазистатический процесс, при котором системе не передается тепло из окружающей среды: Q = 0. В адиабатном процессе вся работа совершается за счет внутренней энергии газа.