Сформируйте словами и запешите выражение первого закона термодинамики

Энергия не может быть создана или уничтожена (закон сохранения энергии), она лишь переходит из одного вида в другой в различных физических процессах. Отсюда следует, что внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной.

Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе и не зависит от которым осуществляется этот переход.

Изменение внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты, переданной системе, и работой, совершенной системой над внешними силами.

1. Дано:

м³

атм Па

атм Па

Найти:

Решение. Применим закон Авогадро: в равных объемах газов при одинаковых температурах и давления содержится одинаковое количество молекул:

где Дж/К — постоянная Больцмана.

Поскольку объем газа не изменяется, то есть имеем изохорный процесс:

Определим количество молекул в начале:

Определим количество молекул в конце:

Тогда число молекул газа изменилось на:

Определим значение искомой величины:

ответ: число молекул увеличилось на

2. Дано:

см² м²

Па

Найти:

Решение. Поскольку бутылку закрыли плотно, то объем газа не изменяется. Значит, имеем изохорный процесс. Изохорный процесс описывается законом Шарля: для данной массы газа отношение давления газа к его температуре является постоянным, если объем газа не меняется:

Сила давления — сила, действующая перпендикулярно к поверхности:

Поскольку сила трения — это внешняя сила, то ее значение равно произведению изменения давления на площадь поперечного сечения пробки:

, откуда

Значит,

Определим значение искомой величины:

ответ: 400 К.

3. Имеем циклический процесс макроскопических параметров. Здесь:

— изохорное нагревание;

— изобарное охлаждение;

— изотермическое расширение.

Изобразим этот процесс в координатах и

Объяснение:

Дано:

V = 2 л = 2·10⁻³ м³ - объем воды

ρ = 1·10³ кг/м³ - плотность воды

t₁ = 20⁰C - начальная температура воды

t₂ = 100⁰C - температура кипения воды

c = 4200 Дж / (кг·°С) - удельная теплоемкость воды

L = 2250·10³ Дж/кг - удельная теплота парообразования воды

m₁ = 172 г = 172·10⁻³ кг - масса спирта

_______________________________

q₁ - ?

1)

Находим массу воды:

m = ρ·V = 1·10³·2·10⁻³ = 2 кг

2)

Количество теплоты, необходимое на нагревание воды до температуры кипения:

Q' = c·m·(t₂ - t₁) = 4200·2·(100 - 20) = 672·10³ Дж  

Количество теплоты, необходимое на испарение воды:

Q'' = L·m = 2250·10³·2 = 4500·10³ Дж  

Суммарное количество теплоты:

Q = Q' + Q'' = (672 + 4500)·10³ ≈ 5, 17·10⁶ Дж       (1)

3)

Сжигаем спирт:

Q₁ = m₁·q₁ = 172·10⁻³·q₁                                            (2)

Приравняем (2) и (1):

172·10⁻³·q₁ = 5,17·10⁶

q₁ = 5,17·10⁶ / (172·10⁻³) ≈ 30·10⁶ Дж/кг  или  q₁ = 30 МДж/кг

Заглянем в таблицу.

Задача решена верно!