|
== Определение ==
Количество теплоты входит в математическую формулировку первого начала термодинамики, которую можно записать как ''ΔQ<math>\Delta Q = A + ΔU''\Delta U</math>. Здесь ''ΔU''<math>\Delta U</math> — изменение внутренней энергии системы, ''ΔQ''<math>\Delta Q </math> — количество теплоты, переданное системе, а ''<math>A''</math> — работа, совершённая системой. Однако определение теплоты должно указывать способ её измерения безотносительно к первому началу. Так как теплота — это энергия переданная в ходе теплообмена, для измерения количества теплоты необходимо пробное калориметрическое тело. По изменению внутренней энергии пробного тела можно будет судить о количестве теплоты, переданном от системы пробному телу. Без использования пробного тела первое начало теряет смысл содержательного закона и превращается в бесполезное для расчётов определение количества теплоты.
Пусть в системе, состоящей из двух тел ''<math>X''</math> и ''<math>Y''</math>, тело ''<math>Y''</math> (пробное) заключено в жёсткую адиабатическую оболочку. Тогда оно не способно совершать [[Работа (механика)|макроскопическую работу]], но может обмениваться энергией (то есть теплотой) с телом ''<math>X''</math>. Предположим, что тело ''<math>X''</math> также почти полностью заключено в адиабатическую, но не жёсткую оболочку, так что оно может совершать механическую работу, но обмениваться теплотой может лишь с ''<math>Y''</math>. ''Количеством теплоты'', переданным телу ''<math>X''</math> в некотором процессе, называется величина ''Q<submath>X</sub>''Q_X = −''ΔU<sub>Y- \Delta U_Y</submath>'', где ''ΔU<submath>Y\Delta U_Y</submath>'' — изменение [[Внутренняя энергия|внутренней энергии]] тела ''<math>Y''</math>. Согласно [[Закон сохранения энергии|закону сохранения энергии]], полная работа, выполненная системой, равна убыли полной внутренней энергии системы двух тел: ''<math>A'' = −''ΔU<sub>x- \Delta U_x - \Delta U_y</submath>'', −где ''ΔU<submath>yA</submath>'', где ''A'' — макроскопическая работа, совершенная телом ''<math>X''</math>, что позволяет записать это соотношение в форме первого начала термодинамики:<math>\Delta ''ΔQ''Q = ''A'' + ''ΔU<sub>x\Delta U_x </submath>''.
Таким образом, вводимое в феноменологической термодинамике количество теплоты может быть измерено посредством калориметрического тела (об изменении внутренней энергии которого можно судить по показанию соответствующего макроскопического прибора). Из первого начала термодинамики следует корректность введённого определения количества теплоты, то есть независимость соответствующей величины от выбора пробного тела ''<math>Y''</math> и способа теплообмена между телами. При таком определении количества теплоты первое начало становится содержательным законом, допускающим экспериментальную проверку, так как все три величины, входящие в выражение для первого начала, могут быть измерены независимо{{sfn|Сивухин, Т. II. Термодинамика и молекулярная физика|2005|с=58}}.
== Неравенство Клаузиуса. Энтропия ==
|
