Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс. Второй закон термодинамики.

В термодинамике рассматривается перемещение частиц макроскопического тела относительно друг друга. При совершении работы меняется объём тела. Скорость самого тела остается равной нулю, но скорости молекул тела меняются. Поэтому меняется и температура тела.

Если в сосуде с газом поршень перемещается, то газ совершает работу.

A' = pΔV - работа газа (A' = - pΔV – работа внешних сил)

Любое тело (газ, жидкость или твердое) обладает энергией. Эта энергия называется внутренней, обусловлена она хаотическим (тепловым) движением и взаимодействием частиц, из которых состоит тело. Внутренняя энергия состоит из кинетической и потенциальной энергии частиц. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется по формуле:

Существует два способа изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение механической работы. Эти способы количественно объединены в закон сохранения энергии, который для тепловых процессов читается так: изменение внутренней энергии замкнутой системы равно сумме количества теплоты, переданной системе, и работы внешних сил, совершённой над системой. , где ΔU - изменение внутренней энергии, Q - количество теплоты, переданное системе, А- работа внешних сил.

Если система сама совершает работу, то ее условно обозначают А'. Тогда (количество теплоты, переданное системе, идёт на совершение системой работы и изменение её внутренней энергии).
Адиабатным называют процесс, протекающий без теплообмена с окружающими телами. Пример теплоизолированного сосуда - термос. При адиабатном процессе Q = 0, следовательно, газ при расширении совершает работу за счёт уменьшения его внутренней энергии, следовательно, газ охлаждается, А'= - ΔU. Если заставить газ совершить достаточно большую работу, то охладить его можно очень сильно. На этом основаны методы сжижения газов.

И наоборот, в процессе адиабатного сжатия будет А' < 0, поэтому ∆U > 0: газ нагревается. Адиабатное нагревание воздуха используется в дизельных двигателях для воспламенения топлива.