Первый закон термодинамики

В результате изучения материала данной главы студент должен:

знать

• • балансовое уравнение в дифференциальной и интегральной формах;
• • общий вид и частные формы закона сохранения энергии, закон сохранения массы;
• • что такое теплоемкость и как она зависит от процесса;

уметь

• применять закон сохранения энергии для анализа теплового состояния термодинамических систем и определения температуры смеси;

владеть

• навыками использования законов сохранения энергии и массы для решения технических задач.

Ключевые слова: располагаемая работа, техническая работа, работа диссипации, температура смеси, теплообменник, рекуператор, регенератор, удельная теплоемкость, средняя теплоемкость, калорическое уравнение состояния.

В данной главе изложен первый закон термодинамики — закон сохранения энергии. Глава начинается с описания общей структуры балансового уравнения, которое в дальнейшем используется для формулировки законов сохранения массы и энергии, а также для формулировки балансов энтропии и эксергии. Балансовое уравнение приводится в трех формах: дифференциальной, интегральной и стационарной. Приведены формула Гаусса — Остроградского, формулировки законов сохранения массы и энергии для открытой и закрытой систем. Вводятся понятия «техническая работа» и «располагаемая работа». Рассмотрены примеры использования первого закона термодинамики для решения технических задач. Вводится понятие теплоемкости, рассматривается вопрос о зависимости теплоемкости от характера процесса. Рассматриваются вопросы расчета температурной зависимости удельной теплоемкости идеального газа. Вводится понятие о средней теплоемкости для некоторого температурного интервала. Вводится понятие калорического уравнения состояния вещества.

Ключевые понятия этой главы — балансовое уравнение, закон сохранения энергии, располагаемая работа, теплоемкость при постоянном давлении.