- •4. Первый закон Ньютона
- •Современная формулировка[
- •Второй закон Ньютона
- •Третий закон Ньютона[
- •Центробежное ускорение
- •Гравитационное ускорение
- •Ускорение свободного падения на Земле
- •Измерение
- •Сила трения в природе
- •Роль силы трения в быту
- •Сила трения в технике
- •Роль силы трения в природе
- •9. Механическая работа и мощность
- •Кинетическая и потенциальная энергии
- •Закон сохранения механической энергии
- •История появления термина[править | править исходный текст]
- •Определение импульса в механике Ньютона[править | править исходный текст]
- •Обобщённый импульс в теоретической механике[править | править исходный текст]
- •Определение через волны де Бройля[править | править исходный текст]
- •Закон сохранения импульса в общей теории относительности[править | править исходный текст]
- •Абсолютно упругий удар
- •Момент силы и момент импульса относительно неподвижного начала
- •11. Условия равновесия тел
- •Виды равновесия
- •Общие сведения[править | править исходный текст]
- •Предыстория[править | править исходный текст]
- •Единицы[править | править исходный текст]
- •13. Агрегатные состояния вещества с точки зрения мкт
- •14. Идеальный газ
- •Скорость молекул газа
- •Основное уравнение мкт газа
- •Дополнительные расчетные формулы по теме
- •Шкала Кельвина
- •Шкала Цельсия
- •Шкала Фаренгейта
- •Шкала Реомюра
- •Графики изопроцессов
- •Сравнительная таблица графиков изопроцессов
- •Кипение жидкости
- •Зависимость температуры кипения от давления
- •19. Влажность воздуха
- •Точка росы
- •Измерение влажности
- •20. Свойства поверхности жидкостей. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.
- •21. Кристаллические и аморфные тела
- •Типы и виды кристаллов
- •Одномерные дефекты[править | править исходный текст]
- •Двумерные дефекты[править | править исходный текст]
- •Трёхмерные дефекты[править | править исходный текст]
- •Методы избавления от дефектов[править | править исходный текст]
- •Полезные дефекты[править | править исходный текст]
- •22. Внутренняя энергия тел и способы ее изменения.
- •Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа в термодинамике
- •Первый закон термодинамики
- •Частные случаи первого закона термодинамики для изопроцессов
- •Цикл Карно для тепловой машины
Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии для тепловых процессов) определяет количественное соотношение между изменением внутренней энергии системы дельта U, количеством теплоты Q, подведенным к ней, и суммарной работой внешних сил A, действующих на систему.
Первый закон термодинамики - Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного к системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее:
Первый закон термодинамики - количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами:
Частные случаи первого закона термодинамики для изопроцессов
При изохорном процессе объем газа остается постоянным, поэтому газ не совершает работу. Изменение внутренней энергии газа происходит благодаря теплообмену с окружающими телами:
При изотермическом процессе количество теплоты, переданное газу от нагревателя, полностью расходуется на совершение работы:
При изобарном расширении газа подведенное к нему количество теплоты расходуется как на увеличение его внутренней энергии и на совершение работы газом:
Адиабатный процесс - термодинамический процесс в теплоизолированной системе.
Теплоизолированная система - система, не обменивающаяся энергией с окружающими телами.
Формула
КПД теплового двигателя:
Здесь
Q1 -
количество теплоты, полученное рабочим
телом,
Q2 -
количество теплоты, отданное холодильнику.
A
- полезная работа.
Формула
Карно для
оценки максимального КПД теплового
двигателя:
T1 -
температура нагревателя, T2 -
температура холодильника.
Цикл Карно для тепловой машины
Энергетическая схема тепловой машины: 1 – нагреватель; 2 – холодильник; 3 – рабочее тело, совершающее круговой процесс. Q1 > 0, A > 0, Q2 < 0; T1 > T2
Энергетическая схема холодильной машины. Q1 < 0, A < 0, Q2 > 0, T1 > T2
23.
ПРИМЕНЕНИЕ 1 ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ К ИЗОПРОЦЕССАМ. |
|||||
Процесс |
Постоянные |
График |
Изменение внутренней энергии |
Запись 1-го закона термодинамики |
Физический смысл |
Изотермическое расширение |
m=const M=const T=const pV=const |
|
U=const ΔU=0 |
Q=A' |
Изотермический процесс не может происходить без теплопередачи. Все количество теплоты, переданное системе, расходуется на совершение этой системой механической работы. |
Изотермическое сжатие |
m=const M=const T=const pV=const |
|
U=const ΔU=0 |
A=-Q |
Изотермический процесс не может происходить без теплопередачи. Вся работа внешних сил выделяется в виде тепла. |
Изохорное нагревание |
m=const M=const V=const |
|
p↑ T↑ U↑ ΔU>0 |
A=0 Q= ΔU |
Все количество теплоты, переданное системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии. |
Изохорное охлаждение |
m=const M=const V=const |
|
p↓ T↓ U↓ ΔU<0 |
A=0 Q= ΔU<0 |
Система уменьшает свою внутреннюю энергию, отдаваятепло окружающим телам. |
Изобарное расширение (нагревание) |
m=const M=const p=const
|
|
V↑ T↑ U↑ ΔU>0 |
Q=ΔU+A' ΔU=Q-А'>0 |
Количество теплоты, переданное системе, превышает совершенную еюмеханическую работу. Часть тепла расходуется на совершение работы, а часть – на увеличениевнутр. энергии. |
Изобарное сжатие (охлаждение) |
m=const M=const p=const
|
|
V↓ T↓ U↓ ΔU<0 |
ΔU=Q+A<0 Q<0 |
Количество теплоты, отдаваемое системой, превышает работу внешних сил. Часть тепла система отдает за счет уменьшениявнутр. энергии. |
Адиабатное Расширение |
m=const M=const
|
|
ΔU<0 U↓ T↓ |
Q=0 A' > 0 ΔU=-A' < 0 A'=-ΔU |
Система совершает механическую работу только за счет уменьшения своей внутренней энергии. |
Адиабатное сжатие |
m=const M=const
|
|
ΔU>0 U↑ T↑ |
Q=0 A>0 ΔU=A |
Внутренняя энергия системы увеличивается за счет работы внещних Сил. |
АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС
Адиабатный процесс — процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой.
Из
первого начала термодинамики следует,
что работа газа при адиабатном процессе
совершается за счет его внутренней
энергии:
(1).
С
другой стороны, из уравнения
Клапейрона-Менделеева следует:
(2).
Разделим
уравнение (2) на уравнение (1):
,
где
.
Проинтегрируем
полученное уравнение:
.
Таким
образом, при адиабатном процессе
или
—
уравнение Пуассона.
С учетом уравнения
Клапейрона-Менделеева (
,
)
уравнение
Пуассона может быть представлено в
виде:
или
или
.
График
адиабатного процесса — более крутая
кривая, чем гипербола при изотермическом
процессе. Это следует из выражения
производной
,
полученной из уравнения Пуассона.
Работа
газа при адиабатном процессе равна
убыли внутренней энергии:
.
