Первый закон термодинамики, его приложение к биосистемам. Закон Гессе

Термодинамическая система. Основные параметры состояния.

Термодинамика – это наука о закономерностях перехода энергии между системами

Т. система – совокупность объектов, взаимосвязь между которыми больше, чем с объектами внешней среды.

Термодинамические системы:

· Изолированные (∆m=0, ∆E=0) – не обменивается с внешней средой ни объемом, ни энергией.

· Закрытые (∆m=0, ∆E≠0) – то же, но возможен обмен энергией

· Открытые (∆m≠0, ∆E≠0)

Состояния:

1. Равновесное состояние системы – параметры системы постоянны, нет вещества и потока энергии.

2. Стационарное состояние – параметры системы не изменяются, при наличии потока вещества и энергии.

3. Переходное состояние – параметры системы изменяются.

Термодинамические системы бывают трех видов:

1. Изолированные (нет обмена ни веществом, ни энергией с окружающей

средой). Пример – герметичный сосуд с газом с теплоизоляционной

оболочкой, Вселенная в целом.

2. Замкнутые (нет обмена веществом с окружающей средой). Пример –

герметичный сосуд.

3. Открытые (есть и энерго- и массообмен с окружающей средой).

Пример – костер, человек.

Энергия – количественная мера определенного вида движения материи при её превращениях (Дж) 1кал=4,184Дж

Состояния систем характеризуются параметрами состояния и

функциями состояния.

Параметры состояния системы – это свойства, однозначно

характеризующие однородные части системы. Например, для идеального

газа параметрами являются четыре свойства – давление P, объём V,

температура T и количества молей m. Любые три из них – независимы. Это

означает, что, задав произвольно любые три из четырех параметров, мы по

уравнению состояния (в данном случае это будет уравнение Клапейрона-

Менделеева) найдем четвертый:

PV= m RT

Для более сложных систем могут появиться дополнительные параметры

состояния – например, химический состав.

Параметры делятся на интенсивные и экстенсивные. Интенсивные

параметры не зависят от количества вещества в системе (давление,

температура, напряженность электрического поля и др.), а экстенсивные –

зависят (объем, масса, заряд и др.)

Для описания термодинамической системы вводят так называемые термодинамические величины — набор физических величин, значения которых определяют термодинамическое состояние системы. Примерами термодинамических величин являются:

§ температура

§ давление

§ объем

§ внутренняя энергия

§ энтропия

§ энтальпия

§ свободная энергия Гельмгольца

§ энергия Гиббса

Если термодинамическое состояние системы не меняется со временем, то говорят, что система находится в состоянии равновесия. Строго говоря, термодинамические величины, приведённые выше, могут быть определены только в состоянии термодинамического равновесия.

 

Первый закон термодинамики, его приложение к биосистемам. Закон Гессе

1-й з-н терм-ки: количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и совершения спонтанной работы. Q=∆U+A (является законом сохранения энергии)(А=∆U). Определяет не возможность создания вечного двигателя первого рода.

 

Изохорические процессы: V=const Q=∆U

Изобарические: p=const Q=∆U+p∆V

Изотермические: t=const

Для изобарного процесса: A= -p∆V Q=∆U+p∆V

Для биосистемы характерны изобар.процессы.

Энтальпия (Н) – термодинамическая характеристика или функциональное состояние системы приращения которой равно теплоте, полученной в изобарном процессе. H=U+pV

 

Первый закон термодинамики – закон сохранения энергии – гласит: энергия не создается и не исчезает, она превращается из одной формы в другую. В результате превращений энергии определено, что никогда нельзя получить энергии больше чем затрачено - нельзя из ничего получить нечто. На выходе из системы энергия преобразуется в иные формы.
Любая преобразовательная деятельность человека не в состоянии ни создать, ни уничтожить ни единого атома вещества, а лишь позволяет перевести из одного состояния в другое. С точки зрения природопользования необходимо усвоить, что любой процесс будет создавать отходы, которые также являются частью преобразовательного природного вещества.