Obraz0009

IM

c

:rj 13^1

b

T,

h

Rys. 2.1. I!ustnj( j:> zerowej /osady lei -inodynamiki

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

Warunek równowagi termicznej sprowadza się więc do równości temperatury wszystkich systemów znajdujących się w kontakcie termicznym. Oznacza lo, że nic ma pomiędzy systemami oddziaływań termicznych, a więc wymiany energii na sposób ciepła.

Zasada stanu, wynikająca z obserwacji przyrody, głosi, że .stabilny sum równowagi systemu jest całkowicie określony prze/ jego energię, skład che-tniczny (niezmienny w czasie) oraz znamiona opisujące powierzchnię graniczną wstcmii i siły działające na system.

W systemie prostym, np, gaz zawarty w zbiorniku, powierzchnia graniczna jesi określona przez objętość systemu V. siły działające na gaz to ciśnienie gazu p oraz energia systemu H jest równa energii wewnętrznej U, gdyż, energia mc chanie zna jest stała dla systemu w równowadze, hme 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 = U(T, V).

2.2. Pierwsza zasada termodynamiki ((ZT)

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- §

-IV- Qi“ i >i.:    (2.2)

v. wyniku ndd/.iuływania / otoczeniem następuje przyrost energii systemu i Bi równy sumie efektów działania termicznego zwanego ciepłem Qu i wy i iitunej pracy I.i„: Równanie (2.2) wyraża pierwszą zasadę termodynamiki : !* i matematycznym sformułowaniem zasady zachowania energii dotyczącej v t.“mów zamkniętych podczas działań mechanicznych i termicznych.

istnieje szereg słownych sformułowań 1ZT. np. „Nie można zbudować pn !>■ tu urn mohile pierwszego rodzaju¹', co oznacza, że nie można w sposób ciągły ■ m/ymywać pracy z maszyny cieplnej, nie korzystając z żadnego źródła, tocz i ń.o kosztem energii zmagazynowanej (wewnętrznej),

Bi er wszą zasadę termodynamiki można uzasadnić, opierając się na wy ni Bu h obserwacji przyrody.

W większości zastosowań praktycznych oddziaływanie zarówno mcc hit m- - mc. jak i termiczne systemu / otoe/cniem wpływa jedynie na zmianę energii ^ wiięu zucj U systemu a. Zmiany energii mechanicznej systemu są równo zeru, • i układ współrzędnych znajduje się w środku masy systemu i porusza się v,ci/ z nim. Otrzymuje się szczególną postać 1ZT

W U, vs Q| ,_; - B_u    (13)

że wzrost energii wewnętrznej U> - U] systemu jest równy sumie d" ...a ciepła Oi ,s które pobrał /, otoczenia, i pracy bezwzględnej L_u, którą wy-

! <mak

łN.»stać elementarną 17/r, równoważną z równaniem (2.3), wyraża zależność

au v dQ •• di.	(2.4)
Mpowiednio w postaci odniesionej do 1 kg substancji będzie
U>-Ui = qi,2 - ll,2	(2.5)
i i - w postaci różniczkowej
du = dq - dl	(2.6)

Przekreślenie znaku d przy cieple i pracy oznacza, że te elementarne wiel-¹ i nie są różniczkami zupełnymi, czyli nieskończenie małymi przyrostami, '•••z są wyrażeniami różniczkowymi Pfaffa wyrażającymi nieskończenie małe • i-u ciepła i pracy przekazywanymi w procesie elementarnym.

Wprowadza się funkcję stanu, zwaną entalpią, zdefiniowaną równaniem

,lel

4 > ł\

II 1 I X „V