Закон збереження енергії в теплових процесах (перший закон термодинаміки).
Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів.
Адіабатний процес. Необоротність теплових процесів
Спираючись на прецезійні досліди, проведені в середині ХІХ ст., англійський фізик Джоуль та німецький Майєр, і найповніше Гельмгольц, установили закономірність, згідно з якою кількість енергії в природі незмінна, вона лише переходить від одних тіл до інших або перетворюється з одного виду в інший. Це твердження називають законом збереження і перетворення енергії. Цей закон універсальний та застосовний до всіх явищ природи.
Закон збереження енергії, поширений на теплові явища, називають першим законом термодинаміки.
У термодинаміці розглядаються тіла, положення центра мас яких майже не змінюється. Механічна енергія таких тіл залишається незмінною. Змінюватися може лише внутрішня енергія U. Зміна U тіла може відбуватися за рахунок виконання роботи А або теплопередачі. У загальному випадку у разі переходу системи з одного стану в інший U змінюється одночасно як за рахунок виконання роботи, так і за рахунок теплопередачі. Саме для таких загальних випадків і застосовують перший закон термодинаміки:
Зміна ΔU внутрішньої енершії системи під час її переходу з одного стану в інший дорівнює сумі роботи зовнішніх сил A' і кількості теплоти, що передається системі Q:
ΔU = A' + Q.
Якщо система ізольована, робота над нею не виконується (A = 0) і вона не обмінюється теплотою з навколишніми тілами (Q = 0), отже, ΔU = 0.
Якщо врахувати, що A' = - A, то вираз першого закону термодинаміки набуде вигляду
Q = ΔU + A
Отже, кількість теплоти Q, що передається системі, витрачається на зміну її внутрішньої енергії U і на виконання системою роботи над зовнішніми тілами.
Внутрішня енергія змінюється внаслідок виконання роботи і шляхом теплообміну. В кожному стані система має певну внутрішню енергію U. Робота і кількість теплоти не містяться в тілі, а характеризують зміни його U.
Застосуємо перший закон термодинаміки до різних процесів, зокрема до тих, під час перебігу яких одна з фізичних величин залишається незмінною (ізопроцесів).
Якщо термодинамічною системою є ідеальний газ і його об'єм не змінюється, (ізохорний процес), то A' = 0, а зміна внутрішньої енергії дорівнюватиме кількості теплоти:
Задача 1.
чтобы найти скорость надо расстояние разделить на время.
переведем в СИ=30км=30000м,5мин=300с
V=30000:300=100м/с
Задача 2.
m=4кг
V=5л
р-?
СИ:5л=0,005м³
чтобы найти плотность надо массу разделить на объём.
р=4:0,005=800кг/м³(керосин)
Задача 3.
m=200г
g=10н/кг
P-?
СИ:200г=0,2кг
чтобы найти вес надо массу умножить на ускорение свободного падения.
P=mg=0,2*10=2Н.
Задача 4.
S=100см
F=30Н
P-?
чтобы найти давление в твердых телах надо силу разделить на площадь.
P=F/S=30/100=0,3Па.
Задача 5.
глубина это h
h=3м
р=1000кг/м³
g=10н/кг
чтобы найти давление в жидкостях и газах надо р умножить на высоту и умножить на ускорение свободного падения.
P=рgh=1000*10*3=30000Па.
