10. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Адиабатный процесс

1. Внутренняя энергия.

Внутренняя энергия тела равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения всех молекул и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом.

Д

;

ля вычисления внутренней энергии идеального газа нужно среднюю кинетическую энергию одного атома умножить на число атомов . Получим:

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа.

[U]=Дж;

2. Работа в термодинамике.

Работа в термодинамике равна изменению не кинетической энергии тела, а изменению его внутренней энергии. Работа газа при расширении равна:

.

При расширении газ совершает положительную работу, так как направление силы и перемещения поршня совпадают. В процессе расширения газ передает энергию окружающим телам а при сжатии работа газа отрицательна.

Работа внешних сил, действующих на газ равна: .

А Работа газа;

А′ Работа внешних сил.

3. Первый закон термодинамики и применение его к различным процессам.

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.

; или

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

.

1. Применение к изохорному процессу:

; т.к. А=0, потому что V=0.

2. Применение к изотермическому процессу:

Q=A; т.к. U=0 потому что T=const;

3. Применение к изобарному процессу:

4. Адиабатный процесс - процесс протекающий в газе без теплообмена с окружающей средой. Q=0  U=A. Изменение внутренней энергии может происходить только за счет совершения работы. Нагревание воздуха при быстром сжатии нашло применение в двигателях Дизеля. Двигатели Дизеля имеют больший коэффициент полезного действия, чем обычные, но более массивны и сложны в изготовлении и эксплуатации.

11. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда.

Опытным путем установлено, что в природе существует два вида электрических зарядов. Их назвали (+) и (-). Одноименные - отталкиваются, разноименные притягиваются.

1. Закон сохранения электрического заряда.

В 1843 г. английский физик М. Фарадей установил фундаментальный закон природы – закон сохранения заряда. В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной. q₁+q₂+q₃+…+q_n=const. Электрический заряд во Вселенной сохраняется. Полный электрический заряд Вселенной скорее всего равен нулю; число положительно заряженных элементарных частиц равно числу отрицательно заряженных элементарных частиц.

2. Закон Кулона.

Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов установлен в 1785 г. Ш. Кулоном с помощью крутильных весов. Понятие точечного заряда, как и материальной точки, является физической абстракцией.

С

ила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов, прямо пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, направлена вдоль прямой соединяющей эти заряды.

Где к - коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В системе Си для вакуума и для какой либо среды. Величина ₀ называется электрической постоянной; она относится к числу фундаментальных физических постоянных и равна: ₀=8,85*10^-12 Кл²/(Н*м²), или ₀=8,85*10^-12 Ф/м.

 - относительная диэлектрическая проницаемость вещества, показывающая во сколько раз сила взаимодействия больше или меньше чем в вакууме. Для вакуума коэффициент пропорциональности равен