Principiul 1 al termodinamicii

PRINCIPIUL 1 AL TERMODINAMICII

Bilanturi energetice

Primul principiul al termodinamicii exprima legea generala conservarii si transformarii energiei in procesele termodinamice si in principal echivalenta caldurii si a L. mec,.

Are mai multe folmulari:

a)     Energia unui sis. termodinamic izolat se mentine constanta

b)     Nu se poate realiza o masina care sa consuma energie fara a ceda in exterior o cantitate echivalenta de alta forma de energie

c)     Caldura poate fi produsa din L. mec si se poate transforma in L. mec intotdeauna baza procesului si raport echivalent.

In unitatile de masura de sistem tehnic echivalenta QL se exprima prin Relatile:

1) 1Kcal = 427 Kg fm = 427∙9, 81 Nm = 4186 J

2) 1 Kg fm = 1/427 K cal = nr 1/427

Nr1/427 – echivalentul termic L. mec

d)     Nu se poate realiza o masina termica cu functionare continua care sa produca L. mec, fara a consuma o cantitate echivalenta cu caldura. O astfel de masina termica se numeste perpet. mobile de speta 1.

Exprimarea matematica a principiului 1 pentru sisteme termodinamice inchise

Consideram un sistem termodinamic inchis care primeste de la mediul exterior Q1, 2>0 (primita) si cedeaza mediului L. mec L1, 2>0 (cedat).

Energia interna a sistemului termodinamic variaza U1 la U2. Conform principiului 1 variatia energiei interne a sistemului termodinamic este DU=U2 – U1 = Q1, 2 – L1, 2[J]

Intr-un process elementar avem

dU=δQ-δL = δQ – pdV. Pentru unitatea de masa 1 Kg Du = U2- U1=q1, 2 – l1, 2 sau forma dinstalatii frigorificeerentiala δu = δq-δl=δq-pdV

Daca sistemul termodinamic evolueaza intre starile 1, 2 printr-un proces isobar(p const) relatia principilui 1 devine:

Q1, 2 – L1, 2 = U2 – U1 Q1, 2 – p(V2 – V1) = U2 – U1 Q1, 2 = (U2+pV2) – (U1+pV1) = I2- I1 = DI.

(Q1, 2)p = DI = I2 – I1

Sistem elementar m=1 Kg (q1, 2) = Di= i2 – i1

Daca un sistem termodinamic evolueaza ciclic primind energie sub forma de caldura si efectuand L. mec dupa care revine in starea initiala obtinem:

Pt. mediuDUcicliu=(U2-U1)ciclu = Q ciclu – Lciclu = 0

Qciclu = L ciclu

Concluzie Caldura si L. mec sunt intre ele ca forma de enrgie.

Pentru exprimarea principiului 1 al termodinamici in sistem termodinamic deschis se foloseste ecuatia de continuitate(conservarea masei).

m=Ro1 A1W1 = Ro2 A2 W2= ct[Kg/s]

m- debit masic (kg/s)

Ro1 si Ro2 – densitatile subst. de lucru in sectiunile 1, 2 (Kg/m cub)

A1 si A2 – ariile sectiunilor 1 si 2(m patrat)

Principiul 1 al temodinamicii se foloseste la realizarea bilanturilor

∑Ei=∑Ec