Номер 5, страница 235 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 9. Основы термодинамики. Параграф 42. Количество теплоты. Первый закон термодинамики. Вопросы - номер 5, страница 235.

Условие.

5. Сформулируйте первый закон термодинамики.

Решение.

5. Решение

Первый закон термодинамики, также известный как закон сохранения энергии для термодинамических процессов, устанавливает соотношение между изменением внутренней энергии системы, количеством теплоты, переданным системе, и работой, совершенной системой. Формулировка закона следующая: количество теплоты ($\text{Q}$), сообщенное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение системой работы ($\text{A}$) против внешних сил.

Этот закон является фундаментальным принципом, который подчеркивает, что энергия не создается из ничего и не исчезает бесследно, а лишь переходит из одной формы в другую. Например, при нагревании газа в цилиндре с поршнем подведенная теплота ($\text{Q}$) частично увеличивает кинетическую энергию хаотического движения молекул газа (что приводит к росту внутренней энергии $\Delta U$), а частично идет на совершение работы по перемещению поршня ($\text{A}$). Таким образом, первый закон термодинамики запрещает существование вечного двигателя первого рода — гипотетического устройства, которое могло бы совершать работу бесконечно долго без потребления энергии.

Ответ: Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил.

6. а)

Решение

Математическая запись первого закона термодинамики имеет вид уравнения:

$Q = \Delta U + A$

В данной формуле каждая величина имеет свой физический смысл и может быть как положительной, так и отрицательной:
$\text{Q}$ — количество теплоты. Если система получает теплоту, $Q > 0$. Если система отдает теплоту, $Q < 0$.
$\Delta U$ — изменение внутренней энергии системы. Если внутренняя энергия увеличивается (например, при нагревании), $\Delta U > 0$. Если уменьшается (например, при охлаждении), $\Delta U < 0$.
$\text{A}$ — работа, совершаемая системой. Если система расширяется и совершает работу над внешними телами, $A > 0$. Если внешние силы сжимают систему, совершая над ней работу, то работа самой системы отрицательна, $A < 0$.

Данное уравнение является одним из наиболее важных в молекулярной физике и термодинамике.

Ответ: $Q = \Delta U + A$