Первое начало термодинамики (№2)

Первое начало термодинамики — это закон сохранения энергии для термодинамической сис­темы.

Зная, что такое работа, теп­лота и энергия в термодинамике, мы сможем дать точную формули­ровку первого начала термодинамики. Фактически, исходя из него, можно прийти к опре­делению теплоты (но само опреде­ление не зависит от закона сохра­нения энергии!).

Изменение внутренней энергии закрытой системы ΔU происхо­дит за счет того, что система по­глощает теплоту Q и совершает работу A:

ΔU = Q — A.

А как быть, если система открыта, т. е. по крайней мере, часть стенок воображаемая? Это означает, что количество частиц N в системе непостоянно — допустимы потоки ве­щества сквозь стенки. В этом случае внутренняя энергия может изменяться и без совершения работы или получения теплоты, а только за счет изменения числа частиц N.

Введем новую термодинамическую величину μ — химиче­ский потенциал, равный, по определению:

μ = dU / dN. [dA = 0; dQ = 0]

Термин «химический» воз­ник исторически — в хими­ческих реакциях число ча­стиц обычно не сохра­няется. Первые открытые термодинамические систе­мы рассматривались в тер­мохимии.

Смысл этой величины понятен: это изменение внутренней энергии системы U при удалении из нее одной частицы. Удалять (или добавлять) частицу надо так, чтобы система не совершала работы (dA = 0) и не получала теплоты (dQ = 0). С использованием химического потенциала можно сфор­мулировать первое начало термодинамики для открытых систем:

изменение внутренней энергии открытой системы ΔU проис­ходит за счет того, что система поглощает теплоту Q, совер­шает работу A и теряет N частиц:

ΔU = Q — A — μN.

Применимо к финансо­вым аналогам, можно ска­зать, что химический по­тенциал — это нарица­тельная стоимость ценных бумаг — частиц, хранящих­ся в системе, которые не­кие «химики» (без всяких затрат!) извлекают сквозь воображаемые стенки сис­темы. Материал с сайта http://worldof.school

На этой странице материал по темам:

• Первое начало термодинамики формула кратко