- •Вопрос №3
- •Вопрос№4
- •Вопрос №1
- •Вопрос №2
- •Вопрос №5
- •Вопрос №8
- •Вопрос № 9.
- •Вопрос № 10
- •Вопрос № 14
- •Вопрос№13
- •Вопрос № 11
- •Вопрос № 12
- •Вопрос № 16
- •Вопрос №20
- •Вопрос № 24
- •Вопрос № 25
- •И не зависит от амплитуды и массы маятника.
- •Вопрос № 26
- •Вопрос № 27
- •Вопрос № 29
- •Вопрос № 30
- •Вопрос № 31
- •Вопрос № 32
- •Вопрос № 33
- •Вопрос № 39
- •Вопрос № 38
- •Вопрос № 37
- •Вопрос № 54
- •Вопрос № 6
- •Вопрос № 12
- •Вопрос № 55
Вопрос № 37
Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем.
Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX века в результате работ немецкого учёного Ю. Р. Майера, английского физика Дж. П. Джоуля и немецкого физика Г. Гельмгольца. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.
Формулировка
Существует несколько эквивалентных формулировок первого начала термодинамики
В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным. Это — формулировка Дж. П. Джоуля (1842 г.).
Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил
Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, то есть, оно зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. Это определение особенно важно для химической термодинамики (ввиду сложности рассматриваемых процессов). Иными словами, внутренняя энергия является функцией состояния. В циклическом процессе внутренняя энергия не изменяется.
Изменение полной энергии системы в квазистатическом процессе равно количеству теплоты Q, сообщённому системе, в сумме с изменением энергии, связанной с количеством вещества N при химическом потенциале μ, и работы A', совершённой над системой внешними силами и полями, за вычетом работы A, совершённой самой системой против внешних сил ΔU = Q − A + μΔN + A'.
Для элементарного количества теплоты δQ, элементарной работы δA и малого приращения dU внутренней энергии первый закон термодинамики имеет вид:
dU = δQ − δA + μdN + δA'.
Разделение работы на две части, одна из которых описывает работу, совершённую над системой, а вторая — работу, совершённую самой системой, подчёркивает, что эти работы могут быть совершены силами разной природы вследствие разных источников сил.
Важно заметить, что dU и dN являются полными дифференциалами, а δA и δQ — нет.
Частные случаи
Рассмотрим несколько частных случаев:
Если δQ > 0, то это означает, что тепло к системе подводится.
Если δQ < 0, аналогично — тепло отводится.
Если δQ = 0, то система не обменивается теплом с окружающей средой и называется адиабатически изолированной.
Первое начало термодинамики:
при изобарном процессе
при изохорном процессе (A = 0)
при изотермическом процессе (ΔU = 0)
Здесь — масса газа, — молярная масса газа, — молярная теплоёмкость при постоянном объёме, — давление, объём и температура газа соответственно, причём последнее равенство верно только для идеального газа.