Работа на деформацию (деформационная работа).

Примеры немеханической работы:

1) работа электрических сил;

2) работа химических реакций.

Единственными формами передачи энергии являются теплота и ра­бота. Работа и теплота проявляются только в процессе передачи энергии.

Внутренняя энергия системы включает в себя кинетическую энергию по­ступательного и колебательного движения молекул, энергию межмолекуляр­ного взаимодействия и химическую энергию.

Полная энергия E = E_кин + E_p + U.

E_кин – в поступательном и вращательном движении.

Условились рассматривать системы в состоянии, когда E_кин = 0 и E_p = 0, т. е. когда E = U.

В ходе развития науки было установлено, что

dQ_k =

dA_k = – dQ_k = –

dA_деф = – dQ_k = =

dQ = T dS – при тепловом взаимодействии.

У системы (E = U) все взаимодействия системы с окружающей средой со­провождаются изменением внутренней энергии системы.

dU = = - первое начало термодинамики в обобщённом виде (n – число степеней свободы, т.е. количество взаимодействий разного рода, которые допускает система данного рода).

Например, у деформационной системы одна степень свободы – дефор­мационная, и первое начало термодинамики для этой системы запи­шется как:

dU = dQ_деф = - P^(l)dx_k.

У термодеформационной системы две степени свободы, поэтому

dU = dQ_деф + dQ_тепл = dQ_деф + dQ

Взаимодействия равновесное и неравновесное. Про­цессы статические и нестатические.

1) Слабое возмущение

, где ε – возмущение.

Первое начало термодинамики:

dU = = , ( ).

О направлении протекания процесса можно судить по знаку ε.

dU = - не содержит информации о протекании процесса.

Процессы протекают как в прямом, так и в обратном направлении одинако­вым образом, т.е. являются обратимыми.

Обратимыми называются процессы, в которых система и окружающая среда проходят через одни и те же состояния как при прямом, так и при обрат­ном протекании процесса.

При слабом возмущении значения термодинамических параметров по всему объёму системы будут одинаковыми, как при равновесии, поэтому взаимо­действия при различных возмущениях называются равновесными, а процессы, протекающие при этом, являются квазистатическими. В таких процес­сах системы как бы проходят через непрерывную цепь состояний рав­новесия. Время как параметр в силу квазистатичности в уравнениях не фигу­рирует.

Классическая термодинамика рассматривает равновесные взаимодейст­вия и квазистатические процессы. В дальнейшем i опускается для простоты записи, тогда 1-е начало термодинамики примет вид:

dU = .

2) Сильные возмущения.

,

.

1-е начало термодинамики:

dU = = , >0.

Изменение U системы при сильном возмущении всегда больше её значе­ния, получаемого по значениям координаты и потенциала системы.

При сильном возмущении значения термодинамических параметров по объ­ёму системы могут сильно отличаться, такие взаимодействия – неравновес­ные, процессы – нестатические (время как параметр).

При измерении давления ртутными приборами в мм.рт. столба следует иметь в виду, что показания этих приборов (ртутного манометра, барометра) зависят не только от величины измеряемого давления, но и от температуры ртути в приборе. При положительных температурах плотность ртути меньше, удельный объём выше, следовательно, показания приборов будут выше, чем при 0°C. При температурах ниже 0°C соотношение будет обратным. Показа­ния ртутных приборов для измерения давления всегда приводятся к 0°C.

Либо для ртутного барометра поправку ещё на ходят по формуле B₀ = B(1-0.000172 t), где

B₀ – барометрическое давление, приведенное к 0°C;

B – действительное давление при температуре ртути t°C.

Если t>0, то поправку вычитают, если t<0 – прибавляют.