ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может

а. . мещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р 'єн между газом внутри цилиндра и внешней средой отсутствует. При дви - Л - ии поршень может совершать работу W, связанную с поднятием некоторого ас. Если поршень неподвижен, то работа не совершается. Вообще говоря, W V Фактически из закона сохранения энергии следует, что W< Q. Что же про - 1 лит с избытком энергии Q - W?

Закон сохранения энергии требует, чтобы внутренняя энергия газа увеличи - на

AU= Q - W.

В дифференциальной форме уравнение (13) может быть переписано как

dll - dQ - dW

Уравнения (13) и (14) являются математическими выражениями первого за­кона термодинамики, который по существу эквивалентен закону сохранении энергии. Во всех интересующих нас в этой главе случаях внутренняя энергия есть энергия, связанная с энергией хаотического движения молекул, т. е. теп­ловая энергия. В более сложных системах увеличение внутренней энергии может быть связано с такими механизмами, как возбуждение атомов и моле­кул, их ионизация и т. д.

Если нагрев происходит при постоянном объеме, то газ не совершает работы (d W = 0) и, следовательно, dif= dQ. Тогда удельная теплоемкость при постоян­ном объеме равна dU/dT(на 1 кмоль):

dU dQ ЦСі’ “ dT ~ dT

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче-

ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа?

Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А — площадь поверхности поршня. Если поршень переместился на расстояние dx, то газ со­вершил работу

dW = рА&х

Объем, занятый газом, изменился на:

dV= Adx.

Таким образом,

dV = Adx

и

(19)