ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Некруговые процессы. Внутренняя энергия из "Химическая термодинамика" Для некругового процесса Q ф А, так как помимо превращения теплоты в работу происходит изменение самой системы . [c.31] Допустим, что переход какой-либо системы из состояния 1 в состояние 2 можно осуществить несколькими путями (см. рис. 3). Выберем из них три и обозначим балансы теплоты и работы соответственно через Qi, Ль Qa, 2 Qs, A3. [c.31] Иначе говоря, величина О — А для любого процесса опреде ляется изменением некоторого свойства системы. Это свойство называется внутренней энергией (или энергией). Это —функция состояния системы, характеризующаяся тем, что ее приращение в любом процессе равно сумме теплоты, сообщенной системе, и работы, произведенной над ней. [c.32] Абсолютное значение энергии не может быть определено, так как нельзя привести систему в состояние, лищенное энергии. Однако никакого практического неудобства из этого не возникает, так как результатом протекания любого цроцесса является изменение энергии. При желании можно вести отсчет от любого состояния системы, приписав ему условно значение энергии, равное нулю. [c.32] В общем случае энергия системы является функцией состояния системы и складывается из трех частей 1) кинетической энергии движения системы в целом 2) потенциальной энергии, обусловленной положением системы в каком-либо внешнем поле (при условии, что термодинамическое состояние системы не изменяется при ее перемещении в этом поле) 3) внутренней энергии И. [c.32] Обычно в химической термодинамике рассматривают неподвижные системы в отсутствие внешнего поля тогда полная энергия системы будет равна внутренней энергии. Последняя является суммой а) кинетической энергии молекулярного движения (поступательного и вращательного) б) межмолекулярной энергии, т. е. энергии взаимного притяжения и отталкивания частиц, составляющих систему в) внутримолекулярной, т. е. химической энергии г) энергии электронного возбуждения е) внутриядерной энергии ж) лучистой энергии и з) гравитационной энергии, обусловленной тяготением частиц вещества друг к другу. [c.32] В этом случае сообщенная системе теплота идет на приращение внутренней энергии Аи = 1/2 — /1 и на преодоление сопротивлений, препятствующих изменению состояния системы, т. е. на совершение работы. [c.32] Для круговых процессов АО = О, и уравнение (1.1,3) превращается в (11,2). [c.32] После рассмотрения рис. 3 вывод уравнения (11,3) становится более наглядным. Однако напомним, что график соответствует обратимому процессу, а уравнение (11,3), так же, как и (11,2), охватывает и обратимые и необратимые процессы. [c.32] Энергия системы, как уже говорилось, складывается из энергий составных ее частей. Необходимо иметь в виду, что когда не исключена возможность взаимодействия системы с внешней средой, в системе могут происходить энергетические изменения. [c.33] В отличие от энергии теплота и работа не являются функциями состояния системы, так как они представляют разные формы передачи энергии. Поэтому теплота и работа могут быть отнесены только к процессу, а не к состоянию. [c.33] Зависимость теплоты и работы от характера процесса оче-вндна, например, из существования тепловых двигателей. Ведь если бы работа определялась только начальным и конечным состояниями системы, то для любого кругового процесса — а двига-гатели представляют периодически действующие машины- она равнялась бы нулю. [c.33] Для подтверждения независимости АС/ и зависимости Q и Л от способа осуществления процесса можно привести и такой простой пример как при обратимом, так и при необратимом изотермическом расширении идеального газа АСУ = О, но в первом случае А = Q = ЯТ 1п а во втором (при расширении в пустоту) Л = Q = 0. [c.33] Следовательно, нельзя говорить о теплоте как о форме энергии (тепловая энергия), о запасе теплоты, о приращении теплоты тела и т. д. [c.33] Подобные выражения, которые довольно часто встречаются в научном языке и которых не избежал и автор, остались в наследство от вещественной теории теплоты, объясняющей тепловые явления присутствием особой субстанции— теплорода. Полагали, что количество теплорода не меняется, а лищь происходит перераспределение его между телами, вступающими в теплообмен. [c.33] Немало способствовала утверждению теории теплорода возникщая во второй половине ХУП в. калориметрия, позволившая, как казалось, измерить теплоту. Именно тогда были введены термины — теплоемкость и скрытая теплота (т. е. теплота изотермического процесса). Сейчас вместо нерекомендуемого словосочетания скрытая теплота парообразования говорят теплота парообразования , но термин теплоемкость , несмотря на его внутреннюю противоречивость, сохранился и поныне. [c.33] Частиц, а особливо самой материи ела составляющия... . Взгляд М. В. Ломоносова на теплоту как на форму движения частиц вместе с развитыми им атомистическими представлениями привел его к кинетической теории и к выяснению природы газового состояния. [c.34] Огромная заслуга М В Ломоносова заключается не только в том, что развитые им идеи были первой научной теорией теплоты, но и в том, что он вообще отрицал существование каких-либо специфических субстанций и тем самым пришел к идее единства сил природы (в то время как Лавуазье спустя 17 лет включил в список элементов свет и теплоту). [c.34] Однако этим их сходство ограничивается. Работа есть макро-физическая, т. е. упорядоченная, форма передачи энергии от системы, совершающей работу, к системе, над которой она совершается теплота же является микрофизической, т. е. неупорядоченной, формой обмена энергии между системами вследствие хаотического (теплового) движения частиц. Работа может быть направлена на пополнение запасов любого вида энергии (электрической, магнитной и т. д.) теплота без преобразования ее в работу может пополнять только запас внутренней энергии. [c.34] Поэтому принятая для теплоты и работы размерность энергии не доказывает их тождества с последней, подобно тому как, например, одинаковая размерность энтропии и теплоемкости (см. с. 28) не свидетельствует об их тождестве. [c.34] Вернуться к основной статье