Номер 1, страница 231 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. Сформулируйте закон сохранения энергии в термодинамике.

1. Закон сохранения энергии в термодинамике, также известный как первое начало термодинамики, является фундаментальным законом природы. Он представляет собой обобщение закона сохранения и превращения энергии для термодинамических систем. Существует несколько эквивалентных формулировок этого закона.

Одна из наиболее распространенных формулировок гласит: количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Математически этот закон выражается формулой:

$Q = \Delta U + A$

В этой формуле:

$\text{Q}$ – это количество теплоты, полученное системой от окружающей среды. Если теплота подводится к системе, то $Q > 0$. Если система отдает теплоту, то $Q < 0$.

$\Delta U$ – это изменение внутренней энергии системы ($\Delta U = U_{2} - U_{1}$), где $U_{1}$ и $U_{2}$ – внутренняя энергия в начальном и конечном состояниях соответственно. Внутренняя энергия является функцией состояния, то есть её изменение зависит только от начального и конечного состояний системы, но не от пути перехода между ними.

$\text{A}$ – это работа, совершаемая системой над внешними телами. Если система расширяется и совершает работу, то $A > 0$. Если внешние силы совершают работу над системой (например, сжимая её), то работа, совершаемая самой системой, считается отрицательной: $A < 0$.

Альтернативная формулировка закона выражает изменение внутренней энергии: изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы, совершённой внешними силами над системой, и количества теплоты, переданного системе.

В этом случае формула имеет вид:

$\Delta U = Q + A'$

Здесь $A'$ – это работа, совершённая внешними силами над системой. Эти две формы записи эквивалентны, так как работа, совершённая внешними силами над системой, равна по модулю и противоположна по знаку работе, совершаемой системой: $A' = -A$.

Важным следствием первого начала термодинамики является утверждение о невозможности создания вечного двигателя первого рода – гипотетического устройства, которое бы совершало работу без получения энергии извне или какого-либо другого источника.

Ответ: Закон сохранения энергии в термодинамике (первое начало термодинамики) утверждает, что количество теплоты ($\text{Q}$), переданное термодинамической системе, расходуется на изменение её внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение системой работы ($\text{A}$) над внешними телами. Математическая запись закона: $Q = \Delta U + A$.