Закона сохранения и превращения энергии: «энергия изолированной системы при всех изменениях происходящих в системе сохраняет постоянную величину»

10. Теория соответственных состояний. Коэффициент сжимаемости.
В инженерных расчетах часто пользуются уравнением состояния идеального газа с введением в него поправочного коэффициента (z), называемого коэффициентом сжимаемости
.
Коэффициент сжимаемости (z)учитывает различие между идеальным и реальными газами (для идеального газа z = 1).
Коэффициент сжимаемости является функцией давления, температуры и зависит от природы газа.
Для обобщения данных по коэффициентам сжимаемости различных газов был использован принцип «соответственных» состояний, сформулированный Ван-дер-Ваальсом. Принцип «соответственных» состояний утверждает, что критическое состояние действительно является одинаковым для всех веществ.
В критической точке для всех веществ r = 0,  ,  ,  . Вещества находятся в соответственных состояниях при одинаковом удалении от критической точки.
Степень удаления от критической точки определяется с помощью приведенных параметров:
приведенного давления  ; приведенной температуры  ; приведенного объема 
.
Уравнение состояния, записанное в виде F (  ) = 0, называется приведенным уравнением состояния. Оно не содержит индивидуальных констант вещества.
Состояния вещества, в которых они имеют одинаковые  и  называются соответственными. Зная параметры  и  по данным рис. 1.4 определяется коэффициент сжимаемости z.

11. Постулат и математическое выражение первого начала термодинамики.
Первое начало термодинамики – это количественное выражение закона сохранения и превращения энергии.
Закон сохранения и превращения энергии является универсальным законом природы и применим ко всем явлениям. Он гласит: «запас энергии изолированной системы остается неизменным при любых происходящих в системе процессах; энергия не уничтожается и не создается, а только переходит из одного вида в другой».
Это утверждение и принимается в качестве постулата первого начала термодинамики
Первое начало термодинамики как математическое выражение закона сохранения и превращения энергии:
Внутренняя энергия изолированной системы сохраняет своё постоянное значение при всех изменениях, протекающих внутри системы, то есть  . Изменение внутренней энергии неизолированной системы складывается из подведённой (отведённой) теплоты и подведённой (отведённой) работы, то есть  .

в интегральной форме: 
- эффективная работа;  - внешний теплообмен
Полученные уравнения учитывают только внешние эффекты и справедливы только для обратимых процессов.
Уравнения являются математическим выражением первого начала термодинамики по внешнему балансу теплоты и работы и гласят: количество теплоты, подведенное извне, идет на изменение внутренней энергии системы и совершение работы.
В термодинамике приняты следущие знаки при определении работы и теплоты в уравнениях первого начала термодинамики: если работа выполняется телом, то она положительная; если работа подводится к телу, то она отрицательная. Если теплота сообщается телу, она имеет положительное значение; если теплота отводится от тела, она имеет отрицательное значение.
=  +   Первого начала термодинамики по внешнему балансу.
Работа необратимых потерь  , связанная с затратами энергии на преодоление сил трения, удары и завихрения, превращается в теплоту внутреннего теплообмена (  )
=   .Полное количество теплоты  , полученное телом, равно сумме теплоты, подведенной извне  , и теплоты внутреннего теплообмена  .
;  .
Уравнения (1.55) и (1.56) называются уравнениями первого начала термодинамики по балансу рабочего тела, и справедливы для реальных процессов.
Первое начало термодинамики по балансу рабочего тела:  , где  - полный или приведённый теплообмен.
Полное количество теплоты  , полученное телом, равно сумме теплоты, подведенной извне  , и теплоты внутреннего теплообмена 
Первое начало термодинамики по балансу рабочего тела справедливо для любых процессов протекающих в системе.
В условиях обратимого процесса, то есть  , первое начало термодинамики по балансу рабочего тела переходит в первое начало термодинамики по внешнему балансу. Для использования этого уравнения нужно уметь его интегрировать. При интегрировании получится:  для необратимых процессов и  для обратимых процессов.

12. Первое начало термодинамики в аналитической форме.

Значения удельных внутренней энергии и энтальпии простого тела однозначно определяются двумя независимыми переменными и могут быть представлены следующим образом:


; (1.66)


. (1.67)

Изменения внутренней энергии и энтальпии простого тела, как функций состояния, в элементарных процессах являются полными дифференциалами и определяются соотношениями

; (1.68)
. (1.69)
Соотношения (1.68) и (1.69) получены, исходя из анализа зависимостей (1.16), который показывает, что для изохорного процесса ( ) частная производная внутренней энергии по температуре равна истинной изохорной теплоемкости
, (1.70)
а для изобарного процесса ( ) частная производная энтальпии по температуре равна истинной изобарной теплоемкости


. (1.71)

В результате подстановки выражений (1.70) и (1.71) в уравнения (1.68), (1.69) и разделения переменных получим:

. (1.72)

Данное соотношение (1.72) называется первым началом термодинамики для простых тел в аналитической форме.