3. Работа и теплота

Обмен энергией между т.системой и внешними телами может происходить двумя качественно различными способами: путем совершения работы и путем теплопередачи. Первый способ, как известно из механики, осуществляется при силовом взаимодействии между телами. Энергия, передаваемая при этом т. системе внешними телами, называется работой, совершаемой над системой

Энергия, передаваемая внешними телами путем теплообмена, называется теплотой, получаемой т. системой от внешней среды.

Для совершения работы над неподвижной системой необходимо, чтобы перемещались внешние тела, т.е., чтобы изменялись внешние параметры состояния системы.

В отсутствии внешних силовых полей обмен энергией между неподвижной системой и внешней средой путем совершения работы происходит только при изменении объема и формы системы. Например, работу над газом производят силы давления на газ со стороны внешней среды. При этом работа внешних сил над системой , численно равна и противоположна по знаку работе , совершаемой самой системой над внешней средой, т.е., против внешних сил.

В отличие от внутренней энергии системы, являющейся однозначной функцией состояния этой системы, понятие теплоты и работы имеют смысл только в связи с видом процесса изменения состояния системы. Они являются энергетическими характеристиками конкретного процесса.

Существует качественное различие между совершением работы и теплообменом, как способами обмена энергией между макросистемами. Совершение работы над системой может изменить любой вид энергии системы. Например, при неупругом соударении тел часть совершенной работы идет на изменение кинетической энергии, а часть работы – на приращение внутренней энергии. Если же энергия сообщается в виде теплоты, то она идет только на увеличение энергии теплового движения молекул, т.е. на .

Б-6

1. Сила. Масса тела.

2. Центробежная сила инерции.

3. Первый закон термодинамики.

1. Сила. Ньютоновское определение.

Сила — мера механического воздействия одного тела на другое, векторная величина. Взаимодействие может осуществляться непосредственно в контакте или между удаленными телами, с помощью физических полей: гравитационное, электромагнитное. Сила задана, если указаны её модуль, направление и точка приложения.

Из опытов следует что действие нескольких сил на тело которые приложены в одной точке можно заменить действием одной силы, равной их геометрической сумме . Приложенной в той же точке называется результирующей. В основ механического явления лежат гравитационное и электромагнитное взаимодействия. Однако, для практических задач вводят следующие силы:

1. Сила тяжести ;

2. Упругости сила ;

3. Сила трения ;

4. Сила сопротивления среды ;

2.5. Масса. 2-ой закон Ньютона.

Основная задача механики заключается в определении характеристик движения тел под действием приложенных к ним сил. Из опыта известно, что под действием силы свободное твердое тело изменяет свою скорость, приобретая ускорение , это ускорение пропорционально силе и совпадает с ней по направлению.

(*)

где — коэффициент пропорциональности; , постоянный для каждого конкретного тела, разный для разных тел. Это соотношение(*) отражает свойство инертности тел, согласно которому тела изменяют скорость не мгновенно, а постепенно, приобретая под действие конечное ускорение.

В качестве меры инертности в механике вводится положительная величина —масса тела. Чем больше инертность, а следовательно, его масса, тем меньше оно должно приобретаться под действием одной и той же силы. Поэтому приняв в (*) ; во всех системах ??? получим:

— второй закон Ньютона;

Отсюда следует, что величина постоянная для данного тела (по Ньютону масса количество материи), не зависящая от состояния движения тела. Ни от его положения в пространстве, ни от действия других тел. Поэтому для сравнения масс двух тел достаточно сравнить ускорения , приобретенные ими под действием одинаковой силы;

;

Из опыта следует, что масса величина аддитивная, т.е. масса тела равна сумме масс всех составляющих его частей. Масса произвольной механической системы равна сумме масс материальных точек, на которые эту систему можно разбить.

О бычно массу тела определяют сравнением её с массой эталонных тел (гирь) путем взвешивания на рычажных весах. Этот метод основывается на том, что в одной и той же точке земного шара все тела падают с одним ускорением . Свободное падение обусловлено действием единственной силы—силы тяжести , так что согласно (*):

;

и отношение масс:

;

Инертность можно продемонстрировать: скатерть из-под накрытого стола, вертикальный шарик на нити тянуть за нитку.