Термодинамические процессы и циклы в тепловых двигателях

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики – частный случай закона сохранения энергии применительно к термодинамическим процессам.

Если рабочему телу сообщить количество тепла dq, то тело за счет этого тепла может увеличить свою внутреннюю энергию на величину dU и, кроме того, выполнить работу dl. В силу закона сохранения энергии                 

.

(2.16)

Если работа выполняется за счет расширения газа, то , а следовательно                                              

.

(2.17)

Уравнение (2.16) выражает сущность первого закона термодинамики. Этот закон верен всегда для любых термодинамических систем. Он может быть сформулирован следующим образом. Подведенная в термодинамическом процессе теплота в общем случае расходуется на изменение внутренней энергии и выполнение работы. Или так: изменение внутренней энергии газа в общем случае равно подведенной теплоте за вычетом совершенной работы.

В процессе, протекающем при постоянном объеме газа, подводимая к телу теплота равна изменению внутренней энергии газа, так как в этом процессе не совершается работа

U = cv(T2 - T1) = cv T.

(2.18)

В дифференциальном виде

 Тогда первый закон термодинамики в дифференциальной форме можно записать в следующем виде                                       

Для исследования термодинамических процессов часто требуется вводить значения теплоемкости при постоянном давлении. В данном случае дифференциальное уравнение первого закона термодинамики используется в следующем виде