Obraz0009

IM

Żerowa zasada termodynamiki definiuje nowy parametr odpowiedzialny z,u równowagę termiczną systemu - temperatury T, Równowaga termiczna systemów (układów) a i b to równość ich temperatury:

T, • i_tl - i; - I    (2.1 >

Warunek równowagi teiiuic/uej sprowadza się wiyc do równości temperą-tury wszystkich systemów' znajdujących się w kontakcie termicznym. Oznacza lo, że nic ma pumiydzy systemami oddziaływań termicznych, a wiyc wymiany energii na sposób ciepła.

Zasada stanie wynikająca z obserwacji przyrody, głosi. ze stabilny stan równowagi systemu jest całkowicie określony przez jego energię, skład ehe-mic/ny (niezmienny w czasie) oraz znamiomt opisujące powierzchnię graniczną systemu i siły działające na system.

W systemie prostym, np, gaz zawarty w zbiorniku, powierzchnia gra nic zna jesi określona przez objyto.ść systemu V. siły działające na gaz to ciśnienie gazu p oraz energia systemu f jest równa energii wewnętrznej U. gdyż energia mc ehaniezna jest stała dla systemu w równowadze, inne niemierzalne bezpośrednio parametry są zależne od tych piet wolnych parametrów, które jedno/nae/nie opisują stan systemu. Na podstawie zasady stanu uzyskuje się dla systemu termiczne, wiążące parametry stanu p, V i T w postaci np. p — f(T, V) lub kaloryczne równania stanu wyrażone najczęściej przez funkcję Helmholtza;

u = 0(i\ v>.

2.2. Pierwsza zasada termodynamiki (IZT)

System zamknięty

Rozważając zjawisko a,a-, systemu zamkniętego, podczas którego zachodzi zarówno działanie mechaniczne, jak i termiczne, otrzymuje się pierwszą ' zasadę termodynamiki (IZT) w najbardziej ogólnym sformułowaniu w matema- *[

fi.¹. "Ei Qi .< - l.i.:    (2.2)

W wyniku oddziaływania z otoczeniem następuje przyrost energii systemu i fi, równy sumie efektów działania termicznego zwanego ciepłem Ou i wy i *ituncj prut:y k,i„: Równanie (2.2) wyraża pierwszą zasadę termodynamiki :    - i matematycznym sformułowaniem zasady zachowania energii dotyczącej

v -.leniów zamkniętych podczas działań mechanicznych i termicznych,

istnieje szereg słownych sformułowań )ZT, np, „Nie można zbudować per pi niutn mobile pierwszego rodzaju'', co oznacza, że nie można w sposób ciągły ■ 'ij/yinywać pracy z maszyny cieplnej, nie korzystając z żadnego źródła, lecz i-tfo kosztem energii zmagazynowanej (wewnętrznej),

Pierwszą zasadę termodynamiki można uzasadnić, opierając się na wyni l .u h obserwacji przyrody.

W większości /{istosowań praktycznych oddziaływanie zarówno mcc ha m> -mil*, jak i termiczne systemu z otoczeniem wpływa jedynie na zmianę energii v. ■ wigąrzuej U systemu u. Zmiany energii mechanicznej systemu są równo zeru,

• -i układ współrzędnych znajduje się w środku masy systemu i porusza się w oi/ z nim. Otrzymuje się szczególną postać 1ZT

U,--*- U,    (13)

żc wzrost energii wewnętrznej U> - U] systemu jest równy sumie tf.i „a ciepła Oi ,s które pobrał z otoczenia, i pracy bezwzględnej L_u, którą wybrnął.

Postać elementarną 1ZT, równoważną z równaniem (2.3), wyraża zależność dfl dO dl.    (14)

(Mpowiednio w postaci odniesionej do 1 kg substancji będzie

u>-ui=sqi,₂-li,2    (2.5)

l.i.!' w postaci różniczkowej

du = dq-dl    (2.6)

Przekreślenie znaku d przy cieple i pracy oznacza, że te elementarne wiel-t > i i nie są różniczkami zupełnymi, czyli nieskończenie małymi przyrostami, )• * / są wyrażeniami różniczkowymi Pfaffa wyrażającymi nieskończenie małe .i i v j ciepła i pracy przekazywanymi w procesie elementarnym.

Wprowadza się funkcję stanu, zwaną entalpią, zdefiniowaną równaniem

ilel

t ) t\

u ... 11 x