- •1 Механическое движение. Система отсчета. Путь и перемещение.
- •2 Скорость. Ускорение
- •3 Вращательное движение, его кинематические и динамические характеристики
- •4 Сила и масса. Законы ньютона
- •5 Импульс силы и импульс тела. Закон сохранения импульса. Неупругий удар.
- •6 Работа и механическая энергия. Закон сохранения энергии в механике. Упругий удар.
- •7 Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.
- •8 Гравитационное поле. Его напряженность и потенциал.
- •9 Принцип относительности галилея. Сложение скоростей.
- •10 Принцип относительности эйнштейна.
- •11 Идеальный газ уравнения состояния идеального газа.
- •12 Теплоемкость идеального гаа. Теплоемкость в изопроцессах.
- •13. Изотермический, изобарный, изохорный и адиабатный процессы в идеальных газах
- •14 Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа и теплота.
- •15 Первое правило термодинамики. Его применение к изопроцессам.
- •16 Круговые процессы. Цикл карно.
- •17 Энтропия. Второе и третье начала термодинамики.
- •18 Распределение максвела по скоростям и энергиям. Наиболее вероятная, средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости молекул.
- •19 Барометрическая формула. Распределение больцмана.
- •20 Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.
- •21.Точечный электроический заряд.Закон сохранения электрического заряда.Закон кулона
- •22.Электростатическое поле, его напряженность и потенциал
- •23.Проводники в электростатическом поле.Электроемкость.Конденсаторы
- •24.Полярные и неполярные диэлектрики.Диэлектрическая проницаемость вещества.Электрическое смещение.Условия для электростатического поля на границе раздела сред
- •25.Энергия электростатического поля.Энергия заряженного конденсатора
- •26.Постоянный ток и его характиристики
- •27.Законы ома и джоуля-ленца.Дифференциальная форма законов ома и джоуля-ленца
- •28.Закон ома для полной цепи.Правила кирхгофа
- •29.Классические представления об электропроводимисти металлов
- •31. Магнитное поле и его характеристики
- •32.Закон био-савара-лапласа
- •33.Закон полного тока для магнитного поля
- •34.Работа сил магнитного поля по перемещению проводника с током.Магнитный поток
- •35.Энергия магнитного поля
- •36.Основной закон электромагнитной индукции
- •37.Самоиндукция.Индуктивность
- •38.Взаимная индукция.Трансформаторы
- •39.Гармонические колебания.Характеристики колебаний
- •40.Сложение гармонических колебаний.Биения
- •41.Электромагнитные волны.Шкала электромагнитных волн
- •42.Продольные и поперечные волны.Уравнение волны.Характеристики волн.Интерференция волн.Стоячие волны
- •43.Пространственная и временная когерентность.Интерференция света
- •44.Дифракция света
- •45.Поляризация света.Закон маллюса.Закон брюстера
- •46.Тепловое излучение.Законы теплового излучения абсолютно черного тела.Гипотеза планка
- •47.Фотоэффект.Виды фотоэффекта.Законы столетова.Уравнение эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Эффект комптона
- •48.Опыты резерфорда.Планетарная модель атома
- •49.Гипотеза де бройля и её эксперементальное подтверждение
- •50.Соотношение неопределенностей.Уравнение шредингера
- •51.Пространственное квантование.Опыт штена и герлаха.Спин электрона
- •52.Спектр атома водорода.Электронные оболочки.Квантовые числа
- •53.Строение ядра.Дефект массы,энергия связи ядра
- •54.Радиоактивность.Активность,постоянная распада,период полураспада.Закон радиоактивного распада.
- •57.Ядерные реакции.Цепная реакция деления ядер.Реакции термоядерного синтеза.
- •58.Дозиметрические величины.Приборы для измерения уровня радиации
- •59.Классификация элементарных частиц
- •60.Понятие о кварках
15 Первое правило термодинамики. Его применение к изопроцессам.
Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собойзакон сохранения энергиидлятермодинамических систем.
Первое начало термодинамики было сформулировано в середине XIX векав результате работ немецкого учёногоЮ. Р. Майера, английского физикаДж. П. Джоуляи немецкого физикаГ. Гельмгольца[1]. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершатьработутолько за счёт своейвнутренней энергииили каких-либо внешних источниковэнергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существованиявечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.
Содержание
Существует несколько эквивалентных формулировок первого начала термодинамики
В любой изолированной системе запас энергии остаётся постоянным.[2]Это — формулировкаДж. П. Джоуля(1842 г.).
Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил
Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, то есть, оно зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. Это определение особенно важно для химической термодинамики[2](ввиду сложности рассматриваемых процессов). Иными словами, внутренняя энергия является функцией состояния. В циклическом процессе внутренняя энергия не изменяется.
Изменение полной энергии системы в квазистатическом процессеравно количеству теплоты, сообщённому системе, в сумме с изменением энергии, связанной сколичеством веществаприхимическом потенциале, и работы[3], совершённой над системой внешними силами иполями, за вычетомработы, совершённой самой системой против внешних сил
.
Для элементарного количества теплоты , элементарной работыи малого приращениявнутренней энергии первый закон термодинамики имеет вид:
.
Разделение работы на две части, одна из которых описывает работу, совершённую над системой, а вторая — работу, совершённую самой системой, подчёркивает, что эти работы могут быть совершены силами разной природы вследствие разных источников сил.
Важно заметить, что иявляютсяполными дифференциалами, аи— нет.
Применение его к изопроцессам Применение первого закона термодинамики к идеальному газу
Первый закон термодинамики позволяет вычислить изменение параметров идеального газа при тепловых и механических процессах.
Так, если в газе протекают изопроцессы, первый закон термодинамики может быть записан в частном виде.
При изотермическом процессе изменения внутренней энергии в идеальном газе не происходит и все подводимое к газу количество теплоты идет на совершение им работы.
|
При изохорном процессе объем газа остается постоянным. Соответственно, не совершается работа и внутренняя энергия газа изменяется исключительно за счет теплообмена с окружающей средой.
|
(Индекс V означает, что процесс протекает при постоянном объеме).
Если при теплообмене происходит изменение температуры газа на ΔT, то QV = cVmΔT.
cV – удельная теплоемкость газа при постоянном объеме.
Подставляя это выражение в уравнение первого закона термодинамики для изохорного процесса, имеем: ΔU = cVmΔT.
С другой стороны, для одноатомного идеального газа
Приравняв правые части уравнений и произведя соответствующие преобразования, имеем:
При изобарном процессе изменение внутренней энергии газа происходит как за счет теплообмена, так и за счет совершения механической работы. Если к газу подводится некоторое количество теплоты, то оно частично расходуется на увеличение внутренней энергии газа, частично на совершение газом работы при его расширении.