Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. он формулируется следующим образом: изменение δu внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты q, переданной системе, и работой a, совершенной системой над внешними телами. δu = q – a. соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме: q = δu + a. количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами. первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. согласно этому закону, энергия не может быть создана или уничтожена; она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую. важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины, способной совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины. такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. многочисленные попытки создать такую машину неизменно заканчивались провалом. любая машина может совершать положительную работу a над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты q от окружающих тел или уменьшения δu своей внутренней энергии. применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах. в изохорном процессе (v = const) газ работы не совершает, a = 0. следовательно, q = δu = u (t2) – u (t1). здесь u (t1) и u (t2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон джоуля) . при изохорном нагревании тепло поглощается газом (q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. при охлаждении тепло отдается внешним телам (q < 0). в изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением a = p (v2 – v1) = p δv. первый закон термодинамики для изобарного процесса дает: q = u (t2) – u (t1) + p (v2 – v1) = δu + p δv. при изобарном расширении q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. при изобарном сжатии q < 0 – тепло отдается внешним телам. в этом случае a < 0. температура газа при изобарном сжатии уменьшается, t2 < t1; внутренняя энергия убывает, δu < 0. в изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, δu = 0. первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением q = a. количество теплоты q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. при изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам. наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы, протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами. сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками, а процессы расширения или сжатия газа в таких сосудах называются адиабатическими.
Спасибо
Популярные вопросы