Номер 4, страница 41 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. В чём состоит закон сохранения энергии применительно к тепловым процессам?

4. Закон сохранения энергии применительно к тепловым процессам, также известный как первое начало (или первый закон) термодинамики, устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы, работой, совершаемой системой, и количеством теплоты, переданным системе. Он является обобщением закона сохранения энергии на термодинамические системы.

Существует несколько эквивалентных формулировок этого закона. Наиболее распространенная из них гласит: количество теплоты ($Q$), переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение системой работы ($A'$) над внешними телами.

Математически это выражается формулой:

$ Q = \Delta U + A' $

где:

$ Q $ – количество теплоты, полученное системой от окружающей среды. Если система получает тепло, $Q > 0$, если отдает, то $Q < 0$. Измеряется в Джоулях (Дж).

$ \Delta U $ – изменение внутренней энергии системы. Внутренняя энергия зависит от температуры тела и его агрегатного состояния. Ее изменение также измеряется в Джоулях (Дж).

$ A' $ – работа, совершаемая самой системой над внешними телами (например, работа газа при расширении). Если система совершает работу, $A' > 0$, если работа совершается над системой, $A' < 0$. Измеряется в Джоулях (Дж).

Этот закон по своей сути является утверждением, что энергия не может быть создана из ничего или бесследно исчезнуть. Она лишь переходит из одной формы в другую (например, тепловая энергия преобразуется во внутреннюю энергию и в механическую работу). Одним из важнейших следствий первого начала термодинамики является невозможность создания вечного двигателя первого рода — гипотетического устройства, которое могло бы совершать работу бесконечно долго, не потребляя при этом никакой энергии.

Ответ: Закон сохранения энергии для тепловых процессов (первое начало термодинамики) утверждает, что количество теплоты ($Q$), сообщенное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение системой работы ($A'$) над внешними телами, что выражается формулой $Q = \Delta U + A'$.

5. Замкнутой (или изолированной) системой в физике называют совокупность тел, которая не обменивается ни энергией, ни веществом с окружающей средой (то есть с телами, не входящими в эту систему).

Это идеализированная физическая модель. В реальности создать абсолютно замкнутую систему невозможно, но во многих случаях систему можно считать замкнутой с высокой степенью точности, если взаимодействие с внешней средой пренебрежимо мало в рамках рассматриваемого процесса.

Применительно к тепловым процессам под замкнутой системой чаще всего понимают термически изолированную систему. Это означает, что система не обменивается тепловой энергией с окружающим пространством, хотя тела внутри системы могут обмениваться теплом между собой.

Для такой термически изолированной системы, в которой не совершается механическая работа, выполняется уравнение теплового баланса. Оно вытекает из закона сохранения энергии и гласит, что алгебраическая сумма количеств теплоты, полученных и отданных всеми телами системы, равна нулю.

Математически это записывается так:

$ Q_1 + Q_2 + ... + Q_n = 0 $

где $Q_i$ — количество теплоты, полученное или отданное i-м телом системы. При этом принято считать, что $Q_{полученное} > 0$, а $Q_{отданное} < 0$.

Уравнение можно записать и в другом виде: суммарное количество теплоты, отданное более нагретыми телами, равно суммарному количеству теплоты, полученному более холодными телами:

$ \sum Q_{полученное} = - \sum Q_{отданное} $ или $ \sum Q_{полученное} = | \sum Q_{отданное} | $

Ответ: Замкнутой (изолированной) системой называют совокупность тел, которые не обмениваются энергией и веществом с окружающей средой. В тепловых процессах это система, в которой отсутствует теплообмен с внешними телами, и для которой выполняется уравнение теплового баланса.