Основные формулировки первого начала термодинамики:
- «Подводимая к системе теплота расходуется на повышение ее внутренней энергии и совершение работы», — Джеймс П. Джоуль, Юлиус Р. Майер.
- «Вечный двигатель первого рода невозможен», — Макс Планк.
- «Внутренняя энергия изолированной системы постоянна».
- «Энергия вселенной постоянна», — Рудольф Юлиус Клаузиус (Готтлиб).
Уравнение, описывающее закон:
где Q — количество теплоты, U — внутренняя энергия, p — давление, V — объем, {W_i}’ — любая работа, кроме работы расширения.
В дальнейшем мы будем учитывать только работу расширения и не будем учитывать другие виды работы.
История открытия первого начала термодинамики
- Герон изобрел «ветряной шар» в первом веке. Ветряной шар иллюстрирует первое начало термодинамики.
- 1698 г. Томас Севери — изобрел первый тепловой насос.
- 1763 г. Джеймс Ватт — тепловая машина (КПД был мал).
- 1843 г. Опыт Джеймса П. Джоуля в возрасте 25 лет. Установил единицу измерения количества теплоты — калория. 1 калория — такое количество теплоты, которое тратится для нагрева 1 грамм воды с 14,5°С до 15.5°С.
- 1847 г. Майер. Публикация
Правило знаков в термодинамике
Для механической работы: положительной работой считается такая работа, которая связана с увеличением объема.
Для остальных видов работ действует «эгоистический принцип»: взаимодействие считается положительным, если его результатом является увеличение внутренней энергии.
Для остальных видов работ действует «эгоистический принцип»: взаимодействие считается положительным, если его результатом является увеличение внутренней энергии.
Два уравнения первого начала термодинамики являются зависимыми друг от друга.