Первое начало термодинамики - закон сохранения энергии для термодинамич. системы, согласно к-рому работа может
совершаться только за счёт теплоты или к--л. др. формы энергии. Поэтому
работу и кол-во теплоты можно измерять в одних единицах - Джоулях (1 Дж
= 0,239 кал = 0,102 кгс/м). П. н. т. сформулировано как закон природы Ю.
Р. Майером (J. R. Мауег) в 1842 и установлено экспериментально Дж. Джоулем
(J. Joule) в 1843. П. н. т. можно формулировать как невозможность существования
вечного
двигателя 1-го рода, к-рый совершал бы работу, не черпая энергию из
к--л. источника.
Согласно П. н. т., теплота
Q, сообщаемая
системе, равна сумме приращения внутр. энергии U и работы, производимой
системой против внеш. сил:
Q = U2-U1 + A; при
бесконечно малом изменении состояния системы:
где
- бесконечно малое кол-во теплоты, передаваемой системе,
- работа, совершаемая системой против внеш. сил, dU - изменение
её внутр. энергии.
Ур-ние (1) является определением величины
dU, т. к.
и - независимо
измеряемые величины. П. н. т. утверждает, что dU есть полный дифференциал
нек-рой функции U (величиныи,
вообще говоря, не являются полными дифференциалами). Т. о., любая термодинамич.
система обладает функцией состояния - энергией U, зависящей лишь от
параметров, определяющих равновесное состояние системы, и не зависящей
от процесса, к-рым система была приведена в это состояние. Передаваемое
тепло Q и работа А зависят от пути, по к-рому совершается
процесс, т. к. величины
и не есть полные
дифференциалы. В системах, обменивающихся со средой веществом и энергией,
в П. н. т. следует учитывать энергию Z, передаваемую при переносе
массы: Q = U2 - U1 + А + Z.
Энергию U можно экспериментально
определить, измеряя работу, совершаемую адиабатически замкнутой термодинамич.
системой (т. е. при Q = 0), тогда Аад= U2
- U1, что определяет U с точностью до аддитивной
постоянной. Работу А можно определить по изменениям параметров системы.
Напр., при бесконечно малом расширении однородной системы (жидкости или
газа) при давлении Р её работа
= PdV и, следовательно,
Ур-ние (1) в этом случае имеет вид В общем случае, если система характеризуется
п экстенсивными параметрами al, ..., апи
обобщёнными силами Х1, ...,
Хп, элементарная
работа
П. н. т. можно формулировать также с помощью
энтальпии
Н = U + PV, т. к.
Такая форма удобна для применения П. н.
т. к стационарным процессам (см. Джоуля - Томсчна эффект). П. н.
т. имеет многочисленные приложения, особенно эффективные при использовании
также и второго начала термодинамики. Следствием П. н. т. является
формула Майера для разности между теплоёмкостью при постоянном давлении
и при постоянном объёме:
Ср - СV = [Р +
(dU/dV)T](dV/dT)P,
эта величина означает кол-во тепла, перешедшее
в работу.
В феноменологич. термодинамике внутр.
энергию
U = U(V,T)рассматривают как экспериментально измеряемую
функцию (калорическое уравнение состояния). Статистич. физика позволяет теоретически
рассчитать ур-ние состояния исходя из законов взаимодействия между молекулами
и вывести соотношение (2). При этом одновременно получается статистич.
обоснование как П. н. т., так и 2-го начала термодинамики.
Литература по первому началу термодинамики
Ван-дер-Ваальс И. Д., Констамм Ф., Курс термостатики, [пер. с нем.], ч. 1, М., 1936;
Эпштейн П. С., Курс термодинамики, пер. с англ., М. - Л., 1948;
Зоммерфельд А., Термодинамика и статистическая физика, пер. с нем., М., 1955;
Кубо Р., Термодинамика, пер. с англ., М., 1970;
Леонтович М. А., Введение в термодинамику. Статистическая физика, М., 1983;
Знаете ли Вы, что такое "Большой Взрыв"? Согласно рупору релятивистской идеологии Википедии "Большой взрыв (англ. Big Bang) - это космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно - начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии. Обычно сейчас автоматически сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы и исторически существовало также представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва. Именно сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения..." В этой тираде количество нонсенсов (бессмыслиц) больше, чем количество предложений, иначе просто трудно запутать сознание обывателя до такой степени, чтобы он поверил в эту ахинею. На самом деле взорваться что-либо может только в уже имеющемся пространстве. Без этого никакого взрыва в принципе быть не может, так как "взрыв" - понятие, применимое только внутри уже имеющегося пространства. А раз так, то есть, если пространство вселенной уже было до БВ, то БВ не может быть началом Вселенной в принципе. Это во-первых. Во-вторых, Вселенная - это не обычный конечный объект с границами, это сама бесконечность во времени и пространстве. У нее нет начала и конца, а также пространственных границ уже по ее определению: она есть всё (потому и называется Вселенной). В третьих, фраза "представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва" тоже есть сплошной нонсенс. Что могло быть "вблизи Большого взрыва", если самой Вселенной там еще не было? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.