Физика

6.1. Термодинамика
6.1.1. Основные понятия термодинамики

Внутренняя энергия системы — совокупность энергии хаотического (теплового) движения микрочастиц системы и энергии их взаимодействия:

U = W k + W p ,

где W k  — суммарная кинетическая энергия всех микрочастиц; W p  — энергия их взаимодействия между собой.

Теплообмен — процесс обмена внутренней энергией соприкасающихся тел, имеющих разные температуры, происходящий без совершения работы.

Количество теплоты — энергия, переданная от одного тела другому в процессе теплообмена.

Теплоемкость тела — скалярная физическая величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания данного тела на 1 К:

C = Q Δ T ,

где Q — количество теплоты, необходимое для нагревания данного тела; ΔT — изменение температуры тела при нагревании.

В Международной системе единиц теплоемкость тела измеряется в джоулях, деленных на кельвин (1 Дж/К).

Удельная теплоемкость вещества — скалярная физическая величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг данного вещества на 1 кельвин:

c уд = Q m Δ T ,

где Q — количество теплоты, необходимое для нагревания некоторой массы вещества; m — масса вещества; ΔT — изменение температуры вещества при нагревании.

В Международной системе единиц удельная теплоемкость вещества измеряется в джоулях, деленных на килограмм-кельвин (1 Дж/(кг ⋅ К)).

Удельная теплота плавления — скалярная физическая величина, равная количеству теплоты, необходимому для плавления (превращения из твердого состояния в жидкое) 1 кг данного вещества, взятого при температуре плавления:

λ = Q m ,

где Q — количество теплоты, необходимое для плавления некоторой массы вещества.

В Международной системе единиц удельная теплота плавления измеряется в джоулях, деленных на килограмм (1 Дж/кг).

Удельная теплота парообразования — скалярная физическая величина, равная количеству теплоты, необходимому для превращения в пар (из жидкого состояния в газообразное) 1 кг данного вещества, взятого при температуре парообразования:

L = Q m ,

где Q — количество теплоты, необходимое для превращения в пар некоторой массы вещества.

В Международной системе единиц удельная теплота парообразования измеряется в джоулях, деленных на килограмм (1 Дж/кг).

Удельная теплота сгорания — скалярная физическая величина, равная количеству теплоты, выделяющемуся при сгорании 1 кг данного вещества (топлива):

q = Q m ,

где Q — количество теплоты, выделяющееся при сгорании некоторой массы вещества (топлива); m — масса топлива.

В Международной системе единиц удельная теплота сгорания измеряется в джоулях, деленных на килограмм (1 Дж/кг).

Первый закон термодинамики: количество теплоты, сообщаемое системе, расходуется на изменение внутренней энергии системы и совершение системой механической работы.

Первый закон термодинамики устанавливает эквивалентность различных видов энергии: энергия переходит из одного вида в другой в строго эквивалентных количествах.

Второй закон термодинамики: невозможно построить периодически действующую тепловую машину, которая совершала бы работу за счет получения теплоты от нагревателя, но ничего не отдавала бы холодильнику (формулировка Томсона (Кельвина)).

Второй закон термодинамики устанавливает качественную неравноценность различных видов энергии в смысле способности к превращению в другие ее виды.