.01 Термодинамика процесса

Согласно первому началу термодинамики, количество подведённой теплоты к системе равно сумме изменения внутренней энергии и работы , совершённой системой над внешними телами:

Рассмотрим два различных процесса превращения воды в водяной пар при температуре , в результате которых в обоих случаях получается моль водяного пара. Изменение внутренней энергии будет одинаковым, так как начальное и конечное состояния системы совпадают. Однако различаются работы, совершаемые системой в каждом случае. Поэтому разность количеств подведённой теплоты в этих процессах определяется разностью работ:

Объём водяного пара значительно превышает объём того же количества воды в жидком состоянии. Следовательно, при изотермическом расширении пар совершает работу, которую можно оценить как:

где — давление пара, — изменение объёма при испарении, моль — количество вещества, — температура пара

Рассчитаем количество теплоты, которое необходимо подвести к воде во втором случае (нагревание от начальной температуры до и последующее испарение):

где — удельная теплоёмкость воды, — удельная теплота парообразования (включает как изменение внутренней энергии воды, так и работу, совершаемую паром при испарении)

В первом же случае пар не расширяется, и работа при переходе в газообразное состояние меньше. Тогда количество теплоты , подведённой в первом случае: