Как изменится объединенный газовый закон для изотермического, изохорического, изобарического процессов?

Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом:
Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.
ΔU = Q – A.
Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме:
Q = ΔU + A.
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.
Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. Согласно этому закону, энергия не может быть создана или уничтожена; она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую. Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины. Такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. Многочисленные попытки создать такую машину неизменно заканчивались провалом. Любая машина может совершать положительную работу A над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты Q от окружающих тел или уменьшения ΔU своей внутренней энергии.

Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.

В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,
Q = ΔU = U (T2) – U (T1).
Здесь U (T1) и U (T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля) . При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением
A = p (V2 – V1) = p ΔV.
Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:
Q = U (T2) – U (T1) + p (V2 – V1) = ΔU + p ΔV.
При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.

В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.

Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением
Q = A.
Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.

Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы, протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами. Сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками, а процессы расширения или сжатия газа в таких сосудах называются адиабатическими.

1.   Q1=C*m(t2-t1) 
Q2=Л*m, где m-масса эфира,С-удельная теплоёмкость эфира.Л-удельная теплота испарения эфира. t2-предполагаемая температура испарения эфира, 
t1-10C    Из  таблиц:

С= 3340 Дж/кг*градус

Л =  400000 Дж энергии

T2 = 34 

 Любая формула

2.   Q=L*m+c*m*(t-t1)   формулы такие же, данные из таблиц

L=8,79*10^4; m=2,5; c=234; t1=160; t=960

 

3.     500 г = 0,5 кг, 
объем воды 4 л = 0,004 м^3. 
Выпишем из таблиц: 
температуру отвердевания воды 0 грС, 
удельную теплоту плавления льда 330000 Дж/кг, 
удельную теплоемкость воды 4200 Дж/(кг*грС), 
плотность воды 1000 кг/м^3. 
теплотф поглощаемая при плавлении льда 
0,5*330000 = 165000 (Дж). 
масса воды 
0,004*1000 = 4 (кг). 
количество теплоты, выделяемое водой при охлаждении на 1 грС 
4*4200 = 16800 (Дж/грС). 
 изменение температуры воды при таянии льда 
165000 : 16800 = 9,8 (грС). 
 вода массой 4 кг успеет остыть до температуры 
30 - 9,8 = 20,2 (грС). 
Теперь получится смесь воды массой 4 кг при температуре 20,2 грС 
с водой массой 0,5 кг при температуре 0 грС. 
Поскольку массы отличаются в 4 : 0,5 = 8 раз, то теплая вода 
в процессе установления температуры смеси 
изменит свою температуру в 8 раз меньше,чем холодная вода. 
Тогда температура станет равной 
20,2 * 8 : 9 = 18 (грС). 

 

4.    m1=200кг     t1=10С       t2=40C
C   бетона=1130Дж/кгС(таблица)
С  пара=2020Дж/кгС
t3=100С
Найдем, сколько теплоты затратится на нагрев плиты : 
Q=cm(t2-t1)
Q=1130*200*(30-10)
Q=226000*20
Q=4520000Дж
Столько же энергии потратил пар...
Q=c2m2(t3-0)
4520000=2020*m2*100. Отсюда выражаем m2
m2=4520000/2020*100
m2=4520000/202000
m2~22кг - пара надо, чтобы нагреть бетон плиту массой 200кг от температуры 10 градусовС до 40градусовС 

(Прим. я ниже скинул чертеж если что можешь воспользоваться) 

Дано:          си:

m=1Т           1000 кг

a=2,5м/с^2

k=0,1

Найти:

Fтяги-?

1)Данная задача решается по второму закону Ньютона, где сумма всех сил, действующих на тело равна произведению ускорения этого тела на его массу.

Согласно чертежу на тело действуют четыре силы:

mg-сила тяготения, N-сила нормальной реакции опоры, Fтр-сила трения и Fтяги-сила тяги, то есть

mg+N+Fтяги+Fтр.=ma(прим. в данном месте силы и ускорение записывай в векторной форме, потом когда пойдут проекции убирай вектора)

2) Опускаем проекции сил на ось OX

OX: mg=0, N=0, так как с осью ОХ их угол проекции составляет 90 градусов, из этого следует: Fтяги-Fтр.=ma(надеюсь ты поймешь почему минус Fтр:)

Fтр по основной формуле равно kN, тогда Fтяги-kN=ma, отсюда Fтяги=kN+ma

 

 3) Опускаем проекци на ось OY

OY:Fтр=0, Fтяги=0, a=0 так все эти величины находятся под углом 90 граудсов Из этого следует N-mg=0 отсюда N=mg

4)Мы получили систему

{Fтяги=kN+ma 

{N=mg

Подставляем вместо N mg и получаем исходное выражение

Fтяги=kmg+ma

Fтяги=0,1*2000кг*10м\с^2+2000кг*2,5м\с^2=7000Н=7кН

ответ:Fтяги=7кН