I начало термодинамики

Наиболее важными функциями состояния для характеристики системы являются внутренняя энергия , энтропия , энтальпия , свободная энергия .

Внутренняя энергия макросистемы складывается:

- из кинетической энергии поступательного и вращательного движения молекул системы,

- из потенциальной энергии колебательного движения атомов в молекулах;

- из потенциальной энергии взаимодействия между молекулами;

- из внутримолекулярной энергии (энергии электронных оболочек атомов и внутриядерной энергии).

, где суммирование идет по всем частицам системы.

Энергия поступательного движения системы как целого сюда не входит!

является внутренним параметром.

Возможны два способа изменения внутренней энергии системы:

I. Работа – способ передачи энергии, связанный с изменением внешних параметров. Договорились работу считать положительной, если система совершает работу, отрицательной , если работа совершается над системой.

II. Количество теплоты – способ передачи энергии без изменения внешних параметров. Договорились количество теплоты считать положительным , если теплота передается системе и отрицательной , если система отдает энергию.

Отметим, что количество теплоты, а так же работа не являются характеристиками системы, это величины, которые характеризуют обмен системы с внешней средой. Это способы передачи энергии, они определяются процессом.

I начало ТД обобщает закон сохранения энергии для ТД процессов: количество теплоты, сообщаемое системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение системой работы.

,

- где знак - бесконечно малого приращения говорит о зависимости этого приращения от процесса.

Работа в случае отсутствия электрических и магнитных явлений сопровождается только расширением системы, которая находится под действием внешнего давления .

Элементарная работа газа при расширении .

В общем случае, работу при расширении можно найти, посчитав интеграл

Можно привести и другие формулировки I начала ТД:

Внутренняя энергия системы является однозначной функцией ее состояния и изменяется только под действием внешних воздействий.

, где - теплота, сообщенная системе;

- работа, совершенная над системой.

Следствие первого начала ТД: невозможен вечный двигатель первого рода, в котором работа, совершаемая системой больше количества теплоты, переданной системе,
т.к. если , то !!!