Номер 1, страница 278 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 84. Первый закон термодинамики. Глава 13. Основы термодинамики - номер 1, страница 278.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Первый закон термодинамики (также известный как первое начало термодинамики) является фундаментальным законом природы и представляет собой применение закона сохранения энергии к термодинамическим системам. Он устанавливает связь между внутренней энергией системы, теплом, которое система получает или отдает, и работой, которую она совершает или которая совершается над ней.

Существует несколько эквивалентных словесных и математических формулировок этого закона.

Наиболее распространенная в курсе физики формулировка гласит:

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

В математической форме это утверждение записывается следующим образом:

$Q = \Delta U + A$

где:

$Q$ – количество теплоты, полученное системой от окружающей среды. Если система получает тепло, то $Q > 0$, а если отдает, то $Q < 0$.

$\Delta U$ – изменение внутренней энергии системы. Это разность между внутренней энергией системы в конечном ($U_2$) и начальном ($U_1$) состояниях, то есть $\Delta U = U_2 - U_1$. Внутренняя энергия зависит только от состояния системы (например, от температуры для идеального газа), а не от способа перехода в это состояние.

$A$ – работа, совершаемая самой системой над внешними телами. Например, при расширении газа его работа положительна ($A > 0$). Если же внешние силы сжимают систему, то работа, совершаемая системой, отрицательна ($A < 0$).

Существует и другая форма записи, которая выражает изменение внутренней энергии системы:

Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме работы, совершенной над системой внешними силами, и количества теплоты, переданного системе.

Эта формулировка соответствует уравнению:

$\Delta U = Q + A'$

В этой записи $A'$ обозначает работу, совершенную над системой внешними силами. Эта величина связана с работой, совершаемой самой системой ($A$), простым соотношением: $A' = -A$. Выбор формы записи зависит от удобства в конкретной области науки (первая форма чаще используется в технической термодинамике, вторая – в химической и теоретической физике).

Одним из важнейших следствий первого закона термодинамики является невозможность создания вечного двигателя первого рода – устройства, которое могло бы совершать работу бесконечно долго без потребления энергии из какого-либо источника.

Ответ: Первый закон термодинамики формулируется как закон сохранения энергии для термодинамических процессов: количество теплоты ($Q$), переданное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение этой системой работы ($A$) над внешними телами. Математическая запись этого закона: $Q = \Delta U + A$.