Определение 1 1-го закона термодинамики Первый закон термодинамики представляет собой некое обобщение закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы, и формулируется следующим образом: Δ U = Q − A ∆U=Q-A. Определение 1 Изменение Δ U ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q Q, переданной системе, и работой A A, совершенной системой над внешними телами. Формула первого закона термодинамики, зачастую записывается в ином виде: Q = Δ U + A Q=∆U+A. Определение 2 Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами. Первый закон термодинамики представляет из себя, по сути, обобщение опытных фактов. Если руководствоваться им, то можно заявить, что энергия не возникает и не исчезает бесследно, а передается от одной системы к другой, меняя свои формы. Невозможность создания вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода, то есть машины, которая может совершать полезную работу, не потребляя энергию извне и не претерпевая каких-либо изменений во внутренней конструкции агрегата, являлась важным следствием первого закона термодинамики. В подтверждение этого выступает тот факт, что каждая из огромного множества попыток создания такого устройства неизменно заканчивалась неудачей. Реальная машина может совершать положительную работу A A над внешними объектами, только получая некоторое количество теплоты Q Q от окружающих тел или уменьшая Δ U ΔU своей внутренней энергии. Первый закон термодинамики в процессах газов Первый закон термодинамики может применяться к изопроцессам в газах. Определение 3 В изохорном процессе, то есть в условиях неизменного объема ( V = c o n s t ) (V=const), газ не совершает работы, A = 0 A=0. В этом случае справедливой будет формула внутренней энергии газа: Q = Δ U = U ( T 2 ) − U ( T 1 ) Q=∆U=U(T2)-U(T1). В данном выражении U ( T 1 ) U(T1) и U ( T 2 ) U(T2) представляют внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит лишь от температуры, что исходит из закона Джоуля. При изохорном нагревании газ поглощает тепло ( Q > 0 ) (Q>0), чем провоцирует увеличение его внутренней энергии. В условиях охлаждения тепло отдается внешним объектам ( Q < 0 ) (Q<0). Определение 4 В изобарном процессе, предполагающем постоянность значения давления ( p = c o n s t ) (p=const), работа, совершаемая газом, выражается в виде соотношения: A = p ( V 2 − V 1 ) = p Δ V A=p(V2-V1)=p∆V. Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает: Q = U ( T 2 ) − U ( T 1 ) + p ( V 2 − V 1 ) = Δ U + p Δ V Q=U(T2)-U(T1)+p(V2-V1)=∆U+p∆V. При изобарном расширении Q > 0 Q>0 тепло поглощается газом, и он совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 Q<0 тепло переходит внешним телам. В таком случае A < 0 A<0. При изобарном сжатии уменьшаются температура газа T 2 < T 1 T2
Объяснение:
Читаем учебник физики:
"Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя : совершая механическую работу или сообщив ему некоторое количество теплоты"
ΔU = A' + Q
Но нас чаще всего интересует не работа, совершенная над телом A', а работа, которую совершает само тело A.
По закону сохранения энергии:
A' = - A
Тогда:
ΔU = - A + Q
или:
Q = ΔU + A - первое начало термодинамики!
Использовался принцип сообщающихся сосудов. В таких сосудах жидкость (если она однородна в обоих сосудах), находится на одном и том же уровне (если атмосферное давление над обоими сосудами одинаковое).
Вода не переливалась через край, потому что второй сосуд был сделан на уровне с первым. Чуть подробнее. Такие чаши использовались в храмах Древней Греции. Неисчерпаемая чаша, из которой пьют посетители древнегреческого храма, не опустошается, сколько бы не пили из неё посетители. Эта чаша связана водопроводом с другой чашей, скрытой от глаз, уровень воды в которой постоянно поддерживается на уровне краёв неисчерпаемой чаши. Как именно поддерживается? Воду либо доливают вручную, либо направляют в эту чашу воду из родника. Во втором случае излишки воды, доходя до уровня в скрытой чаше, просто переливаются через край - таким образом уровень воды в системе чаш всегда постоянный.
Эффекта чаши - неисчерпаемость или восполняемость - добивались увеличением или уменьшением диаметра водопровода, соединяющего чаши.
Ну то есть можно было пить, пить и пить... и удивляться, что уровень в чаше вообще не меняется. А можно было черпануть кубок водицы и понаблюдать, как вода в чаше восполняется из ниоткуда) В первом случае чаши соединяли трубой с большим диаметром - тогда вода очень быстро перетекала из одного сосуда в другой. А во втором случае использовали малый диаметр - тогда вода медленно перетекала из скрытой чаши в неисчерпаемую. В обоих вариантах дно неисчерпаемой чаши маскировалось камнями или какими-нибудь украшениями, чтобы не было видно отверстия водопровода.
