Номер 1, страница 93 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

1. В чем суть первого закона термодинамики? Можно ли на его основе определить направленность термодинамических процессов?

1. В чем суть первого закона термодинамики? Можно ли на его основе определить направленность термодинамических процессов?

Первый закон (начало) термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамических систем. Его суть заключается в том, что энергия не может быть создана из ничего или уничтожена; она может только переходить из одной формы в другую или передаваться от одного тела к другому в эквивалентных количествах.

Математически первый закон термодинамики выражается следующей формулой:

$Q = \Delta U + A$

где:

$Q$ – количество теплоты, сообщенное системе;

$\Delta U$ – изменение внутренней энергии системы;

$A$ – работа, совершенная системой над внешними телами.

Эта формула означает, что подведенная к системе теплота расходуется на изменение ее внутренней энергии (например, на нагрев газа) и на совершение работы (например, на расширение газа, которое двигает поршень).

Из первого закона термодинамики следует невозможность создания вечного двигателя первого рода – устройства, которое совершало бы работу, не потребляя энергии извне и не уменьшая свою внутреннюю энергию.

Однако первый закон термодинамики не дает ответа на вопрос о направленности процессов. Он лишь устанавливает энергетический баланс для любого возможного процесса, но не запрещает процессы, которые никогда не наблюдаются в природе. Например:

1. Теплота всегда самопроизвольно переходит от более нагретого тела к менее нагретому, но не наоборот. Обратный процесс (переход тепла от холодного тела к горячему) не нарушил бы закон сохранения энергии, но он не происходит сам по себе.

2. Газ, выпущенный в пустой сосуд, займет весь его объем (процесс расширения). Обратный процесс, при котором газ самопроизвольно соберется в одной части сосуда, не противоречит первому закону, но никогда не наблюдается.

Таким образом, первый закон термодинамики симметричен относительно направления времени и не может указать, в какую сторону будет развиваться процесс. Направленность термодинамических процессов определяется вторым законом термодинамики, который вводит понятие энтропии.

Ответ: Суть первого закона термодинамики заключается в утверждении, что энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, а лишь переходит из одной формы в другую (закон сохранения энергии для термодинамических систем). На его основе нельзя определить направленность термодинамических процессов, так как он описывает только количественные соотношения энергии, но не указывает, какой из энергетически возможных процессов будет протекать самопроизвольно.