Номер 2, страница 172 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Повторите материал главы 6 по следующему плану. Параграф 52. Примеры решения задач по теме «Равновесие твёрдых тел». Глава 6. Равновесие абсолютно твердых тел - номер 2, страница 172.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Нулевой закон термодинамики (нулевое начало термодинамики)

Формулировка: Если две термодинамические системы находятся в состоянии теплового равновесия с третьей системой, то они находятся в состоянии теплового равновесия и между собой. Этот закон вводит понятие температуры как параметра состояния, одинакового для всех систем, находящихся в равновесии друг с другом.

Смысл закона: Если система A находится в тепловом равновесии с системой C ($T_A = T_C$) и система B находится в тепловом равновесии с системой C ($T_B = T_C$), то системы A и B также находятся в тепловом равновесии друг с другом ($T_A = T_B$).

Ответ: Нулевой закон термодинамики утверждает, что если два тела находятся в тепловом равновесии с третьим, то они находятся в тепловом равновесии друг с другом, что является основой для введения понятия температуры.

Первый закон термодинамики (первое начало термодинамики)

Формулировка: Количество теплоты $Q$, сообщенное системе, идет на изменение ее внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $A$ над внешними силами. Данный закон представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических процессов.

Основная формула:

$Q = \Delta U + A$

где $Q$ — количество теплоты, полученное системой от окружающей среды, $\Delta U$ — изменение внутренней энергии системы, $A$ — работа, совершенная системой над внешними телами.

Для бесконечно малого процесса закон записывается в дифференциальной форме:

$\delta Q = dU + \delta A$

Ответ: Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии, согласно которому теплота, подведенная к системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы системой. Основная формула: $Q = \Delta U + A$.

Второй закон термодинамики (второе начало термодинамики)

Формулировка: Этот закон указывает на направление протекания самопроизвольных термодинамических процессов и имеет несколько эквивалентных формулировок.

Формулировка Р. Клаузиуса: Невозможен процесс, единственным результатом которого является передача тепла от холодного тела к горячему.

Формулировка У. Томсона (Кельвина): Невозможен циклический процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара.

Основная формула: Второй закон вводит понятие энтропии $S$ как функции состояния системы. В изолированных системах энтропия не может убывать:

$\Delta S \ge 0$

Изменение энтропии в обратимом процессе определяется как отношение полученного количества теплоты к абсолютной температуре:

$dS = \frac{\delta Q}{T}$

Следствием второго закона является то, что коэффициент полезного действия (КПД) любой тепловой машины не может превышать КПД идеальной машины Карно, работающей при тех же температурах нагревателя ($T_H$) и холодильника ($T_X$):

$\eta \le 1 - \frac{T_X}{T_H}$

Ответ: Второй закон термодинамики определяет направление термодинамических процессов, утверждая, что энтропия изолированной системы не убывает ($\Delta S \ge 0$), и накладывает ограничения на преобразование теплоты в работу.

Третий закон термодинамики (третье начало термодинамики, или теорема Нернста)

Формулировка: Энтропия любой равновесной системы при стремлении температуры к абсолютному нулю стремится к определенному постоянному пределу, не зависящему от других параметров состояния (давления, объема). Для совершенных кристаллов этот предел принимается равным нулю.

Основная формула:

$\lim_{T \to 0} S = 0$

Из этого закона следует, что абсолютный нуль температуры недостижим.

Ответ: Третий закон термодинамики постулирует, что энтропия системы стремится к нулю при приближении температуры к абсолютному нулю, $\lim_{T \to 0} S = 0$.