Номер 4, страница 187 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

4. К каким системам применим первый закон термодинамики?

Первый закон термодинамики является фундаментальным законом природы и представляет собой закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления. В силу своей универсальности он применим к любым термодинамическим системам.

Термодинамическая система — это любое макроскопическое тело или совокупность тел, которые могут обмениваться энергией и веществом с другими телами (окружающей средой).

Первый закон термодинамики устанавливает соотношение между количеством теплоты $\text{Q}$, сообщенным системе, изменением ее внутренней энергии $\Delta U$ и работой $\text{A}$, совершаемой системой. Его математическая формулировка выглядит так:

$Q = \Delta U + A$

Этот закон справедлив для всех типов термодинамических систем:

Изолированные системы: системы, которые не обмениваются с окружающей средой ни энергией, ни веществом. Для них $Q = 0$ и $A = 0$, поэтому из первого закона следует, что $\Delta U = 0$. Это означает, что внутренняя энергия изолированной системы остается постоянной.

Замкнутые (закрытые) системы: системы, которые обмениваются с окружающей средой энергией (теплотой и работой), но не веществом. Классическая формулировка $Q = \Delta U + A$ чаще всего рассматривается именно для таких систем. Примером может служить газ под поршнем в герметичном цилиндре.

Открытые системы: системы, которые обмениваются с окружающей средой и энергией, и веществом. Первый закон термодинамики также применим к ним, однако его уравнение должно быть дополнено членами, учитывающими энергию, которую приносят или уносят потоки вещества. Примерами могут служить живые организмы или работающий реактивный двигатель.

Таким образом, область применения первого закона термодинамики чрезвычайно широка и охватывает любые процессы, связанные с превращением энергии, в физике, химии, биологии, технике и других областях науки.

Ответ: Первый закон термодинамики применим к любым термодинамическим системам: изолированным, замкнутым и открытым.