Работа

Работа, совершаемая над системой при увеличении ее объема на dV, равна дельта А_внеш = Р_внеш(-dV), где Р_внеш — давление, оказываемое внешней средой на систему.

Работа, совершаемая системой при увеличении ее объема на dV, равна А_газа = Р(-dV), где Р — давление в системе. В общем случае неравновесного процесса дA_внеш не равно -дA_газа. Однако в квазистатическом процессе Р_внеш = Р, так что дА_внеш = -дA_газа.

В общем случае элементарная работа дA_газа зависит от текущего состояния внешней среды, которое может меняться в ходе процесса. Поэтому A(1—2) = sum(1-2) дА может зависеть не только от начального и конечного состояний, но и от пути перехода между ними. �наче говоря, работа не является функцией состояния.

Внутренняя энергия

Если система заключена в адиабатическую оболочку, то работа внешних сил не зависит от траектории процесса, а определяется только начальным и конечным состояниями системы: A_внеш(1-2) = U2 - U1.

Величина U называется внутренней энергией и является функцией состояния.

Теплота

Пусть система заключена в жесткую, но теплопроводящую оболочку, так что имеет место чисто тепловой контакт системы с внешней средой, а макроскопическая работа не совершается.

Приращение внутренней энергии в процессе чистого теплообмена называется количеством теплоты, полученным системой в этом процессе:

Q_получ = U2 - U1.

Теплота, отданная системой при чистом теплообмене, равна U1 - U2.

Первое начало термодинамики

Первое начало термодинамики выражает закон сохранения энергии и в соответствии со сказанным выше записывается в виде

дельта Q_получ = dU + дельта А_газа.

Теплота, поступившая в систему, расходуется на изменение внутренней энергии системы и на совершение работы этой системой. В случае квазистатического процесса отсюда следует

dU = дQ_получ - PdV.