загрузка...
 
1.3.Форми обміну енергією. Теплота та робота.
Повернутись до змісту

1.3.Форми обміну енергією. Теплота та робота.

У хімічній термодинаміці розглядаються два основних способи обміну енергією між системою і навколишнім середовищем: обмін енергією у вигляді тепла і обмін енергією у вигляді роботи. Перший спосіб обміну енергією здійснюється при безпосередньому контакті тіл, які мають різну температуру. При цьому енергія передається від тіл з більшою температурою до тіл з меншою температурою.

Енергія, яка передається одним тілом іншому при їх взаємодії, яка залежить тільки від температури цих тіл, і яка не пов?язана з перенесенням речовини, називається теплотою процесу. У термодинаміці прийнято енергію, одержану системою у формі теплоти, називати підведеною теплотою і мати за позитивну, а віддану – називати відведеною і мати за негативну.

Другий спосіб обміну енергією обумовлений наявністю силових полів або зовнішнього тиску. При такому обміні термодинамічне тіло повинно рухатися в силовому полі або під дією зовнішнього тиску змінювати свій об?єм. Такий спосіб обміну енергією називається передачею енергії у вигляді роботи, а енергія, яка передається одним тілом іншому при їх взаємодії, яка не залежить від температури цих тіл і не пов?язана безпосередньо з перенесенням тепла від одного тіла до іншого, називається роботою процесу. Роботу прийнято мати за позитивну, якщо вона здійснюється системою щодо навколишнього середовища, і негативною, якщо її здійснює навколишнє середовище щодо системи.

Робота визначається добутком шляху, який проходить система під дією будь-якої сили, на цю силу. Уявимо собі циліндр з рухомим поршнем площею S (рис.1.3). Поршень навантажений і утворює тиск Р. Очевидно, що сила, яка діє на поршень, буде дорівнювати PS. Якщо поршень перемістився на елементарну відстань dh, то при цьому виконується елементарна робота dА=PSdh. Але S?dh=dV, тому dA=PdV. Остаточна робота визначається інтегруванням цього рівняння:

,

де V1 і V2 - об?єми, відповідні початковому та кінцевому станам.

У діаграмі Р – V робота характеризується площею, розміщеною під кривою процесу ( рис.1.4). З рисунка видно, що робота не є функцією стану системи, оскільки  залежить від шляху процесу. Те саме можна сказати і про теплоту. Таким чином, елементарна теплота dQ та елементарна робота dА не являють собою повних диференціалів параметрів стану і є лише нескінченно малими кількостями теплоти і роботи. В хімічній термодинаміці теплоту і роботу прийнято виражати у Дж/моль.



загрузка...