Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Таранина И.В. "Гражданский процесс в схемах " (Юриспруденция)

Смоленский М.Б. "Адвокатская деятельность и адвокатура российской федерации" (Юриспруденция)
Реклама

Термодинамика - Ферми Э.

Ферми Э. Термодинамика — Харьков, 1969. — 162 c.
Скачать (прямая ссылка): termodinamika1969.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 49 >> Следующая


Можно вывести равенство (11) непосредственно из (13) следующим образом: процесс между любыми двумя состояниями Аи В всегда может быть выполнен как последовательность двух процессов: от А до стандартного состояния О и затем от О до В.

U0 = 0.

(12)

Ua = -LA.

(13) Первый закон термодинамики

21

Так как система совершает при этих двух процессах работу —La и +Lb, то окончательная величина работы, выполненной во время процесса от А до В (она не зависит от пути, по которому совершается процесс), составляет:

L = —La + Lb-Теперь из (13) и аналогичного уравнения

Ub = -Lb

получаем Ub — Ua = —L, что идентично (11).

Наконец, заметим, что определение (13) не является единственно возможным, так как оно зависит от выбора стандартного состояния О. Если бы вместо О мы выбрали другое стандартное состояние О', то получили бы другую величину U'A для энергии состояния А. Однако можно легко показать, что U'A и Ua отличаются лишь на аддитивную константу. Действительно, процесс от О' до А можно считать суммой двух процессов: одного, идущего от О' до О, и другого — от О до А. Работа L1a, совершаемая системой при прохождении от О' до А, равна

L1a = Lo'o + LA,

где LoiO — работа, выполняемая при переходе от О' до О. Тогда Ua = -LA]U'a = —L'a,

так что

UA-U1A = LO'O-

Это показывает, что значения энергии, основанные на двух определениях, различаются только аддитивной константой. Эта неопределенность, возникающая при определении энергии, представляет собой, как известно, существенную особенность понятия энергии. Но так как на практике всегда рассматривается только разность энергий, то дополнительная константа не влияет на окончательные результаты. Единственным предположением, положенным в приведенное выше эмпирическое определение энергии, является то, что общее количество работы, совершаемое системой, зависит лишь от начального и конечного состояний процесса. Мы уже отметили, что если это предположение противоречит опыту и если мы, тем не менее, не желаем отменять 22

Глава III

принцип сохранения энергии, то следует допустить существование, кроме механической работы, другого способа обмена энергией между системой и окружающей ее средой.

Возьмем, например, систему, состоящую из некоторого количества воды. Рассмотрим два состояния AuB этой системы при атмосферном давлении. Пусть температуры системы в этих двух состояниях будут соответственно Ia и t?, причем tA < t?- Можно перевести нашу систему от А к В двумя различными путями.

Первый путь. Нагреваем воду, помещая ее над пламенем, и повышаем температуру от начальной величины tA до конечной ts- Внешняя работа, совершаемая системой во время процесса, практически равна нулю. Она была бы в точности равна нулю, если бы изменение температуры не сопровождалось изменением объема воды. В действительности, однако, объем воды во время процесса изменяется незначительно, так что совершается небольшая работа (см. уравнение (3)). В наших рассуждениях будем пренебрегать этой малой величиной работы.

Второй путь. Повышаем температуру воды от tA до t?, нагревая ее посредством трения. С одного конца сосуда погружаем в воду маленькую установку из прикрепленных к оси лопастей, которые, вращаясь, размешивают воду. Температура воды возрастает непрерывно до тех пор, пока лопасти продолжают вращаться. Но так как вода оказывает сопротивление движению лопастей, то мы должны совершить механическую работу, чтобы лопасти находились в движении до тех пор, пока будет достигнута конечная температура t?- В соответствии с этим лопасти выполняют в воде значительную положительную работу; причем такое же количество отрицательной работы совершается водой, создающей сопротивление движению лопастей.

Следовательно, работа, совершаемая системой при переходе из состояния А в состояние В, зависит от того, переводится ли система от А к В по первому или же по второму пути.

Если мы предполагаем, что принцип сохранения энергии остается верным для нашей системы, то нужно допустить, что энергия, которая во втором случае передается воде в форме механической работы вращения лопастей, в первом случае передается воде в немеханической форме. Эта форма энергии называется теплотой. Таким образом, Первый закон термодинамики

23

мы приходим к выводу, что теплота и механическая работа эквивалентны, т. е. являются двумя различными видами одного и того же, а именно, — энергии. Отсюда следует, что мы должны объединить названием «работа» также действие электрических и магнитных сил, наравне с механической работой. Однако первые два вида работы редко рассматриваются в термодинамике.

Чтобы выразить в более точной форме тот факт, что теплота и работа эквивалентны, продолжим рассмотрение.

Сначала поместим нашу систему в сосуд с нетеплопроводящими стенками, чтобы предотвратить обмен тепла с окружающей средой1. Мы, однако, полагаем, что система и окружающая среда могут воздействовать друг на друга (например, система заключена в цилиндр с нетеплопроводящими стенками, но с подвижным поршнем). Обмен энергией между внутренней и наружной частями сосуда может теперь происходить только в форме работы, а из принципа сохранения энергии следует, что величина работы, совершаемой системой во время процесса, зависит лишь от начального и конечного состояний процесса2.
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 49 >> Следующая