Классическая термодинамика (“движение тепла”) – наука о взаимопревращениях различных видов энергии (главным образом теплоты и работы). Термодинамическая система – совокупность тел, способных энергетически взаимодействовать между собой и с другими телами и обмениваться с ними веществом и энергией.

Термодинамические параметры – величины, характеризующие состояние термодинамической системы (давление P, температура T, объем V и др.)

Различные термодинамические системы: изолированная (не обменивается энергией и веществом с другими системами), открытая (обменивается энергией и веществом), закрытая (обменивается только энергией), адиабатная (не обменивается теплом).

При постоянных внешних условиях любая термодинамическая система со временем приходит в равновесное состояние, характеризующееся неизменностью во времени термодинамических параметров и отсутствием в системе потоков вещества и энергии.

Термодинамическийпроцесс – изменение состояния системы, характеризующееся изменением ее термодинамических параметров.

Равновесный процесс – процесс, рассматриваемый как непрерывный ряд равновесных состояний системы.

Обратимый термодинамический процесс – процесс, после которого система и окружающая среда могут возвратиться в начальное состояние. Равновесный процесс всегда обратим, а обратимый процесс всегда протекает равновесным путем.

Различные термодинамические процессы: адиабатический (без обмена теплотой с внешней средой), изохорный (V = const), изобарный (P = const), изотермический (T = const).

Функция состояния – функция, которая определяется только параметрами системы и не зависит от пути перехода системы в то или иное состояние. Например, функция состояния идеального газа:

где P – давление, Па; V – объем, м3; n – число молей; R =8.31451 Дж/(моль K) – газовая постоянная; T – температура, K.

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики - есть закон сохранения энергии: при любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает, а только передается от одних тел другим или превращается из одной формы в другую.

Общая форма закона сохранения и превращения энергии имеет вид

Но изучая тепловые процессы, мы будем рассматривать формулу

Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе из одного состояние в другое равно сумме работы, выполненной внешними силами, и количества теплоты, переданной системе извне

Сформулировать первый закон термодинамики можно иначе: количество теплоты, получаемое системой извне при ее переходе из одного состояния в другое, расходуется на повышение внутренней энергии системы и на работу, которую она выполняет против внешних сил

Например, вы кипятите чайник с водой. Количество тепла расходуется на их нагревание (увеличивается энергия частиц, то есть внутренняя энергия системы), а затем происходит приподнимание крышки - это работа, которую выполняет система.

Внешняя работа над системой равна работе системы, но с противоположным знаком