Внутренняя энергия. Работа газа. Первый закон термодинамики

Внутренняя энергия – это энергия теплового движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер и т.д.) и энергия взаимодействия этих частиц. В термодинамике практический интерес представляет не само значение внутренней энергии, а ее изменение . Для одноатомного газа:

.

Внутренняя энергия тела изменяется как при совершении работы , так и при теплопередаче. Мера изменения внутренней энергии тела при теплопередаче называется количеством теплоты . Количество теплоты, как и работа, измеряется в джоулях (Дж).

При сообщении газу в изобарном процессе некоторого количества теплоты он совершает работу по перемещению поршня на малое расстояние (рис. 22):

,

где - сила, действующая на поршень со стороны молекул газа, - малое расстояние, на которое передвигается поршень, - давление газа, - изменение объема газа, - площадь поршня.

Рис. 22. Работа газа при расширении

Таким образом, работа расширения газа равна произведению давления газа на изменение его объема.

При расширении газаизменение объема , и работа , при сжатиигазаизменение объема , и работа .

Первое начало термодинамики:

- количество теплоты , переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил – закон сохранения и превращения энергии применительно к термодинамическим процессам.

Количество теплоты считается положительным, если тепло передается из окружающей среды данной системе, механическая работа считается положительной, если система производит работу над окружающими телами.