1. zákon termodynamiky

První zákon termodynamiky je v termomechanice naprosto zásadní. Říká nám, že teplo plynu dodané může zvýšit teplotu (vnitřní energii) nebo může zvětšit objem plynu (vykonat objemovou práci). Co to ale je vnitřní energie a objemová práce a jak se vypočítají?

Vnitřní energie a objemová práce

Vnitřní energii se také říká teplo dodané za konstantního objemu, přičemž tato definice říká úplně vše. Mohu si představit uzavřenou nádobu s plynem a vím, že veškeré teplo, které do ní dodám se promítne do zvýšení vnitřní energie.

Objemová práce se vypočítá přes integrál p*dV, přičemž význam této veličiny mi říká, kolik energie bylo vloženo do expanze nebo komprese plynu. Má i svůj grafický význam - plocha pod křivkou děje v p-V diagramu představuje její velikost. 

Entalpie a technická (tlaková) práce

Druhá forma zákona termodynamiky je vhodná pro otevřené soustavy. Figurují v ní dvě nové veličiny. Technická práce se koná v důsledku změny tlaku v plynu a často se jí říká práce na hřídeli. Její grafický význam tkví v tom, že se jedná o plochu mezi křivkou děje a svislou osou tlaku. Setkáme se s ní u rotačních strojů jako např. turbíny a kompresory.

Druhá veličina je entalpie nebo také teplo dodané za konstantního tlaku. Vyjadřuje mi veškerý tepelný tepelný obsah, který v sobě plyn má. Teplo se totiž nemusí projevit jen na zvýšení teploty, ale také tlaku a objemu. To mi popisuje definiční vztah entalpie

H=U+p×V (jednotka Joule)

Vysvětlíme si vztah mezi mezi měrnými tepelnými kapacitami za konstantního tlaku a objemu. K tomu nám poslouží tzv. Mayerův vztah.