yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Хімія->Содержание->ПЕРШИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. ТЕПЛОЄМНІСТЬ

Фізична хімія

ПЕРШИЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ. ТЕПЛОЄМНІСТЬ

 

Перший закон термодинаміки являє собою постулат, який випливає з багатовікового досвіду людства. Існує декілька формулювань першого закону термодинаміки, які рівноцінні одне одному і випливають одне з одного. Перший закон термодинаміки безпосередньо пов¢язаний з законом збереження енергії: в будь-якій ізольованій системі запас енергії залишається постійним. Звідси випливає закон еквівалентності різних форм енергії: різні форми енергії переходять одна в одну в суворо еквівалентній кількості.

Перший закон термодинаміки можна записати так: вічний двигун першого роду неможливий, тобто неможливо побудувати машину, яка виконувала б механічну роботу, не витрачаючи на це відповідної кількості енергії.

Як уже зазначалося, система може обмінюватися енергією з навколишнім середовищем у формі теплоти і роботи. Досвід показує, що зміна внутрішньої енергії системи дорівнює алгебраїчній сумі цих двох величин, тобто для нескінченно малих змінювань

dU = dQ - dA.

Знак “мінус” перед величиною роботи відповідає розглянутому правилу знаків. Вираз часто записують у вигляді

dQ = dU + dA.

Ці обидва вирази є математичними формами першого закону термодинаміки, який можна сформулювати так:

теплота, яка поглинається системою витрачається на змінювання внутрішньої енергії та здійснення системою роботи.

Для випадку, коли єдиним видом роботи, яку здійснює система, є робота розширення

dQ = dU + PdV.

            У термодинаміці важливе значення має властивість системи, яка одержала назву - теплоємність. Теплоємність – це кількість наданої системі теплоти віднесена до спостерігаємого при цьому підвищення температури. Розрізняють середню  та істинну С теплоємності:

 

 і

 

Знайдемо зв¢язок між ними

 і .

Підставляючи значення DQ у вираз для , отримаємо

.

Теплоємність, як правило, розраховують або на 1 кг речовини (питома теплоємність), або – на 1 моль (молярна). У фізичній хімії використовують переважно молярні величини.

            Для газів істотне значення мають теплоємності при постійному об¢ємі СV та при постійному тиску СР.

            При V = const dQ = dU i

 

.

 

            При Р=const та Н=U+PV, або U=H–PV, знаходимо dU=dH–PdV і підставляємо це значення у формулу для першого закону термодинаміки. Отримуємо

 

dQ = dH – PdV + PdV = dH.

 

Отже,

.

 

Щоб знайти зв¢язок між СР та СV, треба продиференціювати за температурою вираз Н = U + PV:

 

.

 

Для одного моля ідеального газу і СРV + R або СР – СV = R.

 

Теплоємність підлягає правилу адитивності:

 

теплоємність складних термодинамічних систем

дорівнює сумі теплоємностей їх складових частин:

            С = С1 + С2 + С3 + … + Ск.

 

            Залежність теплоємності індивідуальних речовин від температури, як правило, описують емпіричною степеневою низкою:

.

 

Для багатьох речовин коефіцієнти цієї низки наведені у таблицях.

 

 

5