19: Перший закон термодинаміки
- Page ID
- 26667
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
- 19.1: Огляд класичної термодинаміки
- Джоуль зміг показати, що робота і тепло можуть мати однаковий вплив на матерію — зміна температури! Тоді було б розумним зробити висновок, що опалення, а також виконання робіт по системі підвищать її енергетичність, а отже, і здатність виконувати роботу в навколишньому середовищі. Це призводить до важливої конструкції Першого закону термодинаміки: здатність системи виконувати роботу збільшується за рахунок нагрівання системи або виконання роботи над нею.
- 19.2: Тиск і обсяг роботи
- Робота в цілому визначається як добуток сили FFF і елемента шляху dsdsds. У випадку з циліндром рух поршня обмежується одним напрямком, тим, в якому ми застосовуємо тиск (\(P\)будучи силою\(F\) на площу\(A\)). Тому ми можемо ввести площу поршня\(A\), і забути про векторну природу сили. Така форма роботи називається\(PV\) presse-volume () роботою, і вона відіграє важливу роль у розвитку нашої теорії.
- 19.3: Робота та тепло не є державними функціями
- Тепло і робота - це обидві функції шляху: вони залежать від пройденого шляху. Для того щоб розрахувати тепловіддачу або роботу, що виконується в/в системі, слід знати пройдений шлях.
- 19.4: Енергія - це державна функція
- На відміну від тепла і роботи, енергія є функцією стану. Тобто він не залежить від пройденого шляху. Будь-який шлях може бути використаний для обчислення зміни енергії між двома станами.
- 19.5: Адіабатичний процес - це процес, в якому не передається енергія як тепло
- Робота - це функція шляху, оскільки вона завжди залежить від зробленого шляху, навіть якщо це робиться оборотно.
- 19.6: Температура газу знижується при оборотному адіабатичному розширенні
- При адіабатичному процесі тепловіддача не відбувається. Під час адіабатичного розширення газу внутрішня енергія газу перетворюється на роботу, що виконується системою, знижуючи температуру газу.
- 19.7: Робота та тепло мають просту молекулярну інтерпретацію
- Внутрішня енергія системи\(dU\), обмінюється з навколишнім середовищем системи мислення роботи і тепла.
- 19.8: Тиск і обсяг роботи
- Важливим моментом є те, що робота тиск-об'єм −pdV є лише одним видом роботи. Він важливий для газів, але для більшості інших систем нас цікавлять інші види робіт (наприклад, електромонтажні роботи в акумуляторі).
- 19.11: Зміни ентальпії для хімічних рівнянь є адитивними
- Оскільки ентальпія та енергія є державними функціями, ми повинні очікувати адитивності U та H при вивченні хімічних реакцій. Ця адитивність виражена в Законі Гесса. Аддитивність має важливі наслідки, і закон знаходить широке застосування в прогнозуванні нагрівань реакції. Зворотна реакція має негативну ентальпію прямої. Якщо ми можемо зробити реакцію в два етапи, ми можемо обчислити ентальпію комбінованої реакції, склавши їх.
- 19.12: Теплота реакцій може бути розрахована на основі табличних теплот пласта
- Реакційні ентальпії важливі, але важко табулювати. Однак, оскільки ентальпія є функцією стану, можна використовувати Закон Гесса для спрощення табуляції реакційних ентальпій. Закон Гесса заснований на додаванні реакцій. Знаючи ентальпію реакції для складових реакцій, можна розрахувати ентальпію реакції, яка може бути виражена як сума складових реакцій.
- 19.13: Температурна залежність ΔH
- Часто потрібно знати термодинамічні функції (такі як ентальпія) при температурах, відмінних від тих, які доступні з табличних даних. На щастя, перетворення на інші температури не є складним.
- Ентальпія - це функція стану
- Ентальпія - це енергія, що передається у вигляді тепла в ізобарному процесі, коли на P-V задіяна робота.
Мініатюра: Термітна реакція з використанням оксиду заліза (III). Іскри, що летять назовні, - це кульки розплавленого заліза, що тягне за собою дим. (CC SA-BY 3.0; Ніч він приголомшений).