Сформулируйте первый закон термодинамики. Как можно использовать первый закон термодинамики при анализе изопроцессов?
Первый закон термодинамики, также известный как закон сохранения энергии, устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы, передачей теплоты и совершением работы. Формулировка первого закона термодинамики может быть следующей:
«Изменение внутренней энергии системы равно сумме количества теплоты, поступившей в систему, и работы, совершенной над системой.»
Математически это можно записать следующим образом:
ΔU = Q + W,
где:
ΔU — изменение внутренней энергии системы,
Q — количество теплоты, поступающей в систему,
W — работа, совершаемая над системой или совершаемая системой над окружающей средой.
Первый закон термодинамики позволяет оценить распределение энергии в тепловой системе и связать изменение внутренней энергии с входящей и исходящей энергией в форме теплоты и работы. Он подтверждает, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только преобразована из одной формы в другую.
При анализе изопроцессов, которые представляют собой термодинамические процессы, происходящие при постоянных условиях (например, изохорический, изобарический, изотермический процессы), первый закон термодинамики может использоваться для определения изменения внутренней энергии системы, теплоты и работы, связанных с этими процессами.
Например, в изотермическом процессе (при постоянной температуре) первый закон термодинамики может быть записан как:
Q = -W,
где Q — количество теплоты, поступающей в систему, и W — работа, совершаемая над системой. Это означает, что в изотермическом процессе количество теплоты, поступившее в систему, равно по модулю работе, совершенной над системой. Это соответствует идеальному газу, совершающему работу при постоянной температуре.
Таким образом, первый закон термодинамики позволяет анализировать энергетические взаимодействия в системах и использовать его для определения энергетических параметров и свойств в различных термодинамических процессах, включая изопроцессы.