Пневматик автоматжуулалтын элементүүд дэх үйл явцыг тайлбарлах үндэс нь термодинамикийн нэгдүгээр хууль юм. Термодинамикийн анхны хууль бол энерги хадгалагдах хуулийн онцгой тохиолдол юм. Тусгаарлагдсан системд бүх төрлийн энергийн нийлбэр нь тогтмол утга байна гэж энэ хуульд заасан.
Дулаан ба ажлын хоорондын хамаарлыг 1842 онд Роберт Майер тогтоожээ
SI системд ажлын дулааны эквивалент нь A = 1 байна.
Германы эмч, физикч Юлиус Роберт фон Майер Хэйлбронн хотод эм зүйчийн гэр бүлд төржээ. Анагаах ухааны боловсрол эзэмшсэн тэрээр Парисын эмнэлэгт хэдэн сар ажиллаж, дараа нь арал руу хөлөг онгоцны эмчээр явсан. Java. Нэг жилийн аялалын үеэр (1840-1841) эмч Майер агуу нээлтээ хийжээ. Түүний хэлснээр, халуун орны хүмүүсийн цусны өнгө өөрчлөгдөж байгааг ажигласнаар ийм дүгнэлт гаргахад хүргэсэн байна. Майер Батавиа дахь зам дээр олон удаа цус шүүрч байхдаа "гарын судаснаас ялгарах цус нь маш ер бусын улайлттай байсан тул өнгөнөөс нь харахад би артерийн судсыг цохисон гэж бодсон байж магадгүй" гэж анзаарчээ. Үүнээс тэрээр "биеийн өөрийн дулаан ба хүрээлэн буй орчны дулааны температурын зөрүү нь хоёр төрлийн цусны өнгөний ялгаатай тоон харьцаатай байх ёстой" гэж дүгнэжээ. артерийн болон венийн ... Энэ өнгөний ялгаа нь хэрэглэсэн хүчилтөрөгчийн хэмжээ эсвэл биед үүсэх шаталтын үйл явцын хүчийг илэрхийлдэг."
Майерын үед организмын амин хүчний тухай сургаал (витализм) өргөн тархсан байсан: амьд организм нь түүнд онцгой амин хүч байдаг тул үйлчилдэг. Ийнхүү физиологийн процессууд нь физик, химийн хуулиудын хүрээнээс хасагдаж, нууцлаг амин хүчлээр тодорхойлогддог байв. Майер өөрийн ажиглалтаар бие нь байгалийн физик, химийн хуулиудад захирагддаг бөгөөд юуны түрүүнд энергийн хадгалалт, хувирлын хуулиар захирагддаг болохыг харуулсан. Аяллаасаа буцаж ирээд тэр даруйдаа “Хүчний тоон болон чанарын тодорхойлолтын тухай” өгүүлэл бичиж, 1841 оны 6-р сарын 16-нд “Annals...” сэтгүүлд И.Поггендорффт илгээжээ. Майерын энэхүү бүтээл нь зарим нэг зөрчилтэй байсан ч хүч, өөрөөр хэлбэл энергийг хадгалах, хувиргах хуулийн маш тодорхой бөгөөд тодорхой томъёоллыг агуулдаг. Гэсэн хэдий ч Поггендорф энэ нийтлэлийг хэвлээгүй бөгөөд Поггендорфыг нас барсны дараа олж илрүүлсэн 36 жилийн турш түүний ширээн дээр хэвтсэн. 1842 онд Майер Химийн болон эмийн сангийн Annals сэтгүүлд өөр нэг нийтлэл хэвлүүлсэн.
Майерын энэхүү бүтээл нь эрчим хүчийг хадгалах, хувиргах хуулийн түүхэнд үндэслэлтэй гэж тооцогддог. Майерын хүч (энерги) -ийн тоон хадгалалтыг хадгалахын зэрэгцээ чанарын өөрчлөлтийн тухай санаа нь онцгой чухал юм. Майер 1845 онд Хайлбронн хотод хэвлэгдсэн "Материйн бодисын солилцоотой холбоотой органик хөдөлгөөн" хэмээх товхимолд энергийн хувирлын бүх боломжит хэлбэрийг нарийвчлан шинжилжээ. Майер анх "Хими ба эмийн сан"-д нийтлэлээ нийтлэх тухай бодож байжээ. Харин тэдний редактор Ж.Либиг химийн нийтлэлүүдээр сэтгүүл хэт ачаалалтай байгааг дурдаж, Поггендорфын Аннал сэтгүүлд нийтлэлээ илгээхийг зөвлөжээ. Майер Поггендорф үүнийг 1841 оны нийтлэлийн адилаар авч үзэх болно гэдгийг ойлгосон тул уг нийтлэлийг өөрийн зардлаар товхимол болгон хэвлүүлэхээр шийджээ.
Майер товхимолдоо дулааны механик эквивалентыг нарийвчлан тооцдог; тэрээр нүүрстөрөгчийн илчлэгийн талаархи мэдээллийг өгч, дулааны хөдөлгүүрийн үр ашиг багатайд анхаарлаа хандуулж, орчин үеийн машинуудад хамгийн их утга нь 5-6%, зүтгүүрийн хувьд нэг хувьд хүрч чадаагүй байна. Үрэлтийн улмаас цахилгаанжуулалт ба электрофорын үйлчлэлийг авч үзэхэд Майер энд "механик нөлөөлөл нь цахилгаан болж хувирдаг" гэж онцолжээ. Тэрээр дүгнэж байна: механик нөлөөллийн зарцуулалт нь цахилгаан ба соронзон стрессийг үүсгэдэг. Майер дүн шинжилгээгээ "химийн хүч" гэж дүгнэжээ. Тэрээр химийн энергийн асуултыг нарны аймгийн энергийн асуулттай хослуулсан нь сонирхолтой юм. Манай дэлхий дээр ч гарч ирдэг нарны энергийн урсгал (хүч) нь "Дэлхий дээр болж буй бүх үйл ажиллагааны механизмыг хөдөлгөөнд байлгадаг, байнгын эргэлддэг булаг" гэж тэр онцлон тэмдэглэв.
Майер 1848 он гэхэд "Тэнгэрийн динамик нь алдартай танилцуулга" товхимолд нарны энергийн эх үүсвэрийн талаархи хамгийн чухал асуудлыг тавьж, шийдвэрлэхийг оролдсон үед санаагаа боловсруулж дуусгасан. Майер химийн энерги нь нарны асар их энергийн зарцуулалтыг нөхөхөд хангалтгүй гэдгийг ойлгосон. Гэсэн хэдий ч түүний үед бусад эрчим хүчний эх үүсвэрүүдээс зөвхөн механик энерги л мэддэг байсан. Мөн Майер нарны дулааныг эргэн тойрны орон зайгаас тасралтгүй бүх талаас нь унасан солируудыг бөмбөгдсөнөөр нөхдөг гэж дүгнэжээ. Майер 1851 онд гаргасан "Дулааны механик эквивалентийн тухай тэмдэглэл" хэмээх бүтээлдээ хүчийг хадгалах, хувиргах тухай өөрийн санааг товч бөгөөд олон нийтэд тодорхойлсон байдаг.
Майерын ажил удаан хугацаанд анзаарагдаагүй: эхний нийтлэл нь огт хэвлэгдээгүй, хоёр дахь нь физикчдийн уншдаггүй химийн сэтгүүлд, гурав дахь нь хувийн товхимолд хэвлэгджээ. Майерын нээлт физикчдэд хүрээгүй бөгөөд энерги хадгалагдах хуулийг түүнээс хамааралгүйгээр болон бусад зохиогчид, ялангуяа Ж.Жоуль, Г.Хелмгольц нар нээсэн нь тодорхой юм. Майер нэн тэргүүнд тавих маргаанд орооцолдсон бөгөөд энэ нь түүнд хохирол учруулсан; зөвхөн 1862 онд Р.Клаузиус, Ж.Тиндалл нар Майерын судалгаанд анхаарлаа хандуулсан. Нэгэн цагт дулааны механик онолыг бий болгоход Майерын гавьяаг үнэлсэн нь Клаузиус, Тиндалл, Жоул, Дюринг нарын хооронд ширүүн маргаан үүсгэсэн.
Майер энерги хадгалагдах хуулийг нээн илрүүлэхийн тулд тэргүүлэх байр сууриа хамгаалахаас өөр аргагүй болсон бөгөөд үүнийг "дэлгүүрийн эрдэмтдийн өчүүхэн атаархал", "үл тоомсорлох"-ын улмаас өөрт нь учруулсан сэтгэл санааны гүн шархыг нуун дарагдуулж, тайван, эрхэмсэг өнгөөр хийсэн. хүрээлэн буй орчин "гэж К.А. Тимирязев хэлэв. 1850 онд тэрээр цонхоор үсэрч амиа хорлохыг завдаж, насан туршдаа доголон байсныг хэлэхэд хангалттай. Түүнийг сонин хэвлэлээр доромжилж, сүр жавхланг төөрөгдүүлсэн даруу, шударга эрдэмтэн хэмээн буруутгаж, сэтгэцийн эмнэлэгт албадан "эмчилгээ" хийлгэсэн.
Майер 1878 оны 3-р сарын 20-нд таалал төгсөв. Түүнийг нас барахынхаа өмнөхөн буюу 1874 онд түүний энергийн хадгалалт ба хувирлын хуулийн тухай бүтээлийн түүвэр “Дулааны механик” нэртэйгээр хэвлэгджээ. 1876 онд түүний сүүлчийн бүтээлүүд "Торричелли хоосон байдлын тухай", "Хүчийг чөлөөлөх тухай" хэвлэгджээ. (Доор үзнэ үү).
Термодинамикийн анхны хууль нь дулааныг хэлдэг dq, TDS-д нийлүүлсэн ажил гүйцэтгэхээр явдаг dlэнэ систем ба дотоод энергийн өөрчлөлт ду TDS.
dq = du + dl.
Термодинамик системийн дотоод энерги нь энэ системд агуулагдах бүх энерги гэж ойлгогддог. Энэ энерги нь молекулуудын орчуулга, эргэлт, чичиргээний хөдөлгөөний энерги, мөн молекул ба атомуудын харилцан үйлчлэлийн энергиээр тодорхойлогддог. Биеийн ойролцоо системийн дотоод энергийн үнэмлэхүй утгыг термодинамик аргаар тодорхойлдоггүй. Техникийн термодинамикийн хувьд тэг температурт ойр байгаа биеийн дотоод энергийг тэгтэй тэнцүү гэж үзэх ба энэ түвшинтэй харьцуулахад дотоод энергийн өсөлтийг авч үзэх нь заншилтай байдаг.
Бодисын хувийн дулаан багтаамж 1 кг бодисыг 1 К-ээр халаахад шаардагдах дулааны хэмжээтэй тэнцүү утга:
Хувийн дулаан багтаамжийн нэгж нь кг келвин тутамд жоуль (Ж/(кг К)) юм.
Молийн дулаан багтаамж - 1 моль бодисыг 1 К-аар халаахад шаардагдах дулааны хэмжээтэй тэнцүү утга:
хаана v = м/М- моль тоог илэрхийлэх бодисын хэмжээ.
Молийн дулаан багтаамжийн нэгж нь моль келвинд ноогдох жоуль (J/(моль К)) юм.
Тодорхой дулаан -таймолийн C m хамааралтай холбоотой
C t = см,(9-18)
Хаана М -бодисын молийн масс.
Хэрэв бодисыг халаах явцад түүний эзэлхүүн эсвэл даралтыг тогтмол байлгавал тогтмол эзэлхүүн ба тогтмол даралт дахь дулааны багтаамжийг хооронд нь ялгана.
1 моль хийд зориулсан термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн илэрхийлэлийг бичье.
C m dT=dU m + pdV m .(9-19)
Хэрэв хийг тогтмол эзэлхүүнтэй халаавал гадны хүчний хийсэн ажил тэг байх ба гаднаас хийд өгч буй дулаан нь зөвхөн түүний дотоод энергийг нэмэгдүүлэх болно.
өөрөөр хэлбэл тогтмол эзэлхүүнтэй хийн молийн дулаан багтаамж C vнь температур 1 К-ээр нэмэгдэхэд 1 моль хийн дотоод энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна
Cv = iR/2.(9-21)
Хэрэв хийг тогтмол даралтаар халаавал (9-21) илэрхийллийг дараах байдлаар бичиж болно
.
dU m / dT нь процессын төрлөөс хамаардаггүй гэдгийг харгалзан үзвэл (идеал хийн дотоод энерги нь үүнээс хамаардаггүй) R,аль нь ч биш В, азөвхөн температураар тодорхойлогддог Т)үргэлж тэнцүү байдаг v-тэй,Клапейрон-Менделеевийн тэгшитгэлийг ялгах pV m =RTТ( х=const), бид олж авна
C p = C v + R.(9-22) Илэрхийлэл (9-22) гэж нэрлэгддэг Майерын тэгшитгэл;гэдгийг харуулж байна S pүргэлж илүү C vмолийн хийн тогтмолын утгаар. Үүнийг тогтмол даралттай хийн халаах үед хийн хэмжээг нэмэгдүүлэх замаар даралтын тогтвортой байдал хангагддаг тул хийн тэлэлтийн ажлыг гүйцэтгэхэд нэмэлт дулаан шаардагддагтай холбон тайлбарлаж байна. . (9-21) ашиглан илэрхийллийг (9-22) гэж бичиж болно
Термодинамик процессыг авч үзэхдээ шинж чанарыг мэдэх нь чухал юм
хий тус бүрийн хувьд харьцаа S pруу Cv:
g=C p /C v =(i+2)/i.
Адиабат процесс
Дугуйг шахах үед гар насосыг халаах, галт уул дэлбэрсний дараа агаарын температур буурах, хий нь хурдан өргөжих, хүчтэй салхи шуургатай үед агаарын температур өөрчлөгдөх зэрэг олон үзэгдлүүд байдаг. Дулаан тусгаарлагч бүрхүүлд хаалттай бодис, дууны долгионы тархалт болон бусад олон зүйлийг адиабат үйл явцын тухай ойлголтыг ашиглан тайлбарлаж болно.
Адиабат процесс Энэ нь систем ба хүрээлэн буй орчны хооронд дулаан солилцоогүйгээр явагддаг процесс юм.
Ийм процессыг хийг хурдан шахах, өргөжүүлэх, эсвэл дулаан тусгаарлагч бүрхүүлд (термос, Дьюар колбо) битүүмжлэх замаар практикт хэрэгжүүлж болно. Адиабат процесст, тиймээс термодинамикийн эхний хууль дараах хэлбэртэй байна: эсвэл. Адиабат тэлэлтийн үед хий нь өөрийн дотоод энергийн бууралтаас болж механик ажил гүйцэтгэдэг. Адиабат шахалтын үед хийн дотоод энерги нь түүнийг шахаж буй гадны хүчний ажлын улмаас нэмэгддэг.
Термодинамикийн нэгдүгээр хуулийг ашиглан адиабат тэгшитгэлийг олъё. Дотоод энергийн өсөлтийг молийн изохорын дулаан багтаамжаар бичиж болно: , энгийн ажил - даралт ба эзэлхүүний өсөлтөөр: . Бид авдаг
(9-23)
Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлийг ашиглан энэ тэгшитгэлээс температурын өсөлтийг хасъя. Үүнийг ялгаж аваад: , эндээс температурын өсөлтийг илэрхийлье 
ба үүнийг (9-23) -д орлуулж, ижил төстэй зүйлсийг авчирсны дараа бид дараахь зүйлийг авна. 
. Энэ тэгшитгэл дэх R-г -ээр сольж, нэг хуваагч болгон бууруулж, хаалт нээж дараахийг олж авцгаая.
Хуваагч нь тэг биш тул хэрэв хуваагч тэг байвал тэгшитгэл үнэн болно. Үүнтэй төстэй зүйлсийг авчирсны дараа бид дараахь зүйлийг авна.
Дулааны багтаамжийн харьцааг тэмдэглэе. Энэ g харьцааг ихэвчлэн адиабат экспонент буюу Пуассоны харьцаа гэж нэрлэдэг. g-г оруулсны дараа бид дараахь зүйлийг авна.
.
Тэгш байдлын хоёр талыг PV-д хувааж, салгах хувьсагчтай тэгшитгэлийг гаргацгаая. 
. Энэ тэгшитгэлийг нэгтгэж аваад: эсвэл . Логарифмын шинж чанарыг ашиглацгаая: логарифмын нийлбэрийг бүтээгдэхүүний логарифм хэлбэрээр илэрхийлж болно. 
. Потенциацийн дараа бид авдаг адиабат тэгшитгэл
:
Энэ тэгшитгэлээс харахад эзэлхүүний өөрчлөлттэй адиабат процессын үед даралт нь изотермийн процессоос илүү их хэмжээгээр өөрчлөгддөг тул . Хийн төлөвийн анхны параметрүүд ижил байх тохиолдолд изотерм (тасархай шугам) болон адиабат (хатуу шугам)-ыг харуулсан зураг 9.4-т үүнийг тодорхой харуулж байна.
Идеал хийн төлөвийн тэгшитгэлийг ашиглан бид адиабат тэгшитгэлийг эзэлхүүн ба температурын хувьд бичиж болно. Үүнийг хийхийн тулд та идеал хийн төлөвийн тэгшитгэлээс даралтыг илэрхийлж, тэгшитгэлд (9-24) орлуулах хэрэгтэй. Өөрчлөлтийн дараа бид дараахь зүйлийг авна.
Та идеал хийн төлөвийн тэгшитгэлээс эзэлхүүнийг даралт ба температураар илэрхийлж, адиабат тэгшитгэлийг даралт ба температурын хувьд бичиж болно.
Адиабат процессын үед бүх гурван төлөвийн параметр өөрчлөгддөг. Энэ өөрчлөлтийг (9-24), (9-25), (9-26) томъёогоор илэрхийлнэ.
Адиабат тэлэлтийн үйл явцыг Зураг 9.5-д үзүүлэв. Адиабат тэлэлтийн үед хий нь өөрийн дотоод энерги багассанаар ажилладаг: . Адиабат процессын ажлыг дотоод энергийн өөрчлөлтөөр хамгийн амархан тооцоолж болно: . Идеал хийн дотоод энерги нь төлөв байдлын функц бөгөөд зөвхөн температураас хамаардаг тул дотоод энергийн өөрчлөлт, улмаар ажлыг дараахь томъёогоор олж болно.
(9-27)
Адиабат процессын үед хийн ажлыг мөн энгийн ажлын тусламжтайгаар тодорхойлж болно. 
. Үүнийг хийхийн тулд бид P 1, V 1, T 1 төлөв байдлын анхны параметрүүдийг мэддэг гэж үзнэ. Адиабат тэгшитгэлээс бид P даралтыг илэрхийлнэ: . Дараа нь анхан шатны ажлыг дараах томъёогоор тодорхойлно. Адиабат процессын ажлыг тодорхойлохдоо бид мэдэгдэж буй хэмжигдэхүүнийг интеграл тэмдэгээс гаргаж аваад: 
. Үүнийг хаалтнаас гаргаж аваад хувиргасны дараа бид дараахь зүйлийг авна.
(9-28)
Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлийг ашиглан бид өөр томьёог гаргаж болно.
(9-29)
Хэрэв тэлэлтийн үед хий нь ажил үүсгэхгүй бол хамгийн тохиромжтой хийн тэлэлт нь өөрөө хөргөлтөд хүргэж чадахгүй гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Энэ нь хэрэв идеал хий нь түүний байгаа саванд өөр хоосон сав бэхлэгдсэнээр тэлэх юм бол хийн температур өөрчлөгдөхгүй гэсэн үг юм. Температурын инвариант байдал нь хамгийн тохиромжтой хийн дотоод энерги нь эзэлхүүнээс хамаардаггүйтэй холбоотой юм. Үүнтэй хамт Вакуум руу тэлэх үед хамгийн тохиромжтой хий ажиллахгүй.
Политроп процесс
Политроп процессС хийн дулаан багтаамж нь тогтмол ба -тэй тэнцүү байх төлөв өөрчлөгдөх аливаа процесс гэж нэрлэдэг.
Эндээс бид политроп процессын үед хийн дулаан багтаамжаар дамжуулан дулааны хэмжээг илэрхийлнэ: . Бид термодинамикийн анхны хуулийг ашигладаг. 
. Тогтмол эзэлхүүн ба даралт дахь хийн дулааны багтаамжийг энд харуулав. Политропик процессын дулааны багтаамжаар дамжуулан дулааны хэмжээг илэрхийлэхийг харгалзан бид олж авна 
эсвэл
