Перший закон термодинаміки визначає енергетичний баланс на контрольній поверхні різних систем. Контрольна поверхня – уявна оболонка, якою оточують систему при розгляді потоків вхідної і вихідної енергії через неї. Елементами балансу є внутрішня енергія, робота і теплота. Підставою для складання балансу служить покладений в основу першого закону загальний закон збереження і перетворення енергії, згідно з яким енергія не зникає і не виникає, вона лише переходить з одного виду в інший у різних процесах.
Емпіричне обґрунтування першого закону термодинаміки дано дослідами Джоуля, який показав, що завжди необхідна одна і та ж сама механічна робота, щоб нагріти певну кількість води на один градус. Цей результат становить так званий принцип еквівалентності, який Томсон сформулював таким чином: якщо із термічних джерел одержується або внаслідок термічних ефектів знищується одна і та ж кількість механічної роботи, то зникає або виникає одна і та ж кількість теплоти. Існує також інше формулювання принципу еквівалентності: неможливо побудувати машину, яка б виконувала механічну роботу без втрати при цьому еквівалентної кілько сті теплоти (принцип неможливості вічно го двигуна першого роду). У термодинамічних процесах зміни стану робочих тіл останні можуть одержувати від зовнішнього середовища чи, навпаки, віддавати йому енергію у вигляді теплоти Q і у вигляді роботи L, внаслідок чого енергія буде чисельно змінюватись на ?E. Тоді, виходячи із закону збереження енергії, рівняння енергетичного балансу матиме вигляд
Q=ΔE+L.
Записаний у такому вигляді загальний принцип збереження енергії в термодинамічному процесі називається математичним виразом першого закону термодинаміки, який можна сформулювати наступним чином: в термодинамічному процесі підведена до тіла теплота в загальному випадку витрачаєть ся на зміну його енергії і здійснення зовніш ньої роботи. Якщо робоче тіло як ціле не рухається (його центр ваги нерухомий), а потенціальною енергією зовнішнього поля сил можна знехтувати, то зміна повної енергії робочого тіла буде дорівнювати зміні його внутрішньої енергії. Робота у цьому випадку являтиме собою лише роботу L розширення, при цьому
Q=ΔU+L.
Варто звернути увагу на те, що, хоч величини, які входять у рівняння першого закону термодинаміки, – внутрішня енергія, робота і кількість теплоти, – вимірюються одними і тими самими одиницями, фізичні поняття, що визначають ці величини, глибоко розрізняються. Як уже вище вказувалось, внутрішня енергія являє собою енергію, яка накопичилась робочим тілом (системою), – запас енергії, а робота і теплота характеризують енергію, що надається робочому тілу або віднімається від нього в якому-небудь процесі.
Отже, перший закон термодинаміки, який є узагальненням всієї сукупності людського досвіду, заперечує можливість створення вічних двигунів і одержання енергії із «нічого». Історія нараховує величезну кількість проектів таких двигунів, які мали б «обертатись самі по собі». Але всі спроби, у тому числі талановитіших конструкторів, були приречені на невдачу.
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос:
Чугунный шарик в воздухе весит 4, 9h а в воде 3, 9н.сплошной это шарик или полый? если полый то определите объём полости. напишите все подробно
p=4,9h
pв= 3,9н.
p =7000 кг/м3-плотность чугуна
pв=1000 кг/м2 -плотность воды
масса шарика m =p/g=4.9 /10=0.49 кг
при плотности p =7000 кг/м3-
объем должен быть vo=m/p=0.49 кг / 7000 кг/м3 =0,00007 м3 =0.7*10^-4 м3
проверим
сила архимеда fa=p-pв= 4.9-3.9=1 н
вес вытесненной воды f=mg=v pв g =fa
объем вытесненной воды v = fa / (pв g) =1/ (1000*10) = 10^-4 м3
объем вытесненной воды = объем шарика
объём полости vп = v - vo =10^-4 м3 - 0.7*10^-4 м3 = 0.3*10^-4 м3
ответ 0.3*10^-4 м3