3. Первый закон термодинамики

Равновесный процесс перехода т. системы из начального состояния 1 в другое – 2 можно рассмотреть с точки зрения закона сохранения энергии. Изменение внутренней энергии системы в таком процессе равно сумме работы, совершенной внешними силами над системой и теплоты, сообщенной системе, :

.

Работа численно равна и противоположна по знаку работе , совершаемой самой системой против внешних сил в том же равновесном переходе: , тогда первый закон термодинамики можно записать в виде:

,

т.е., теплота, сообщенная системе, идет на приращение внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Обычно первый закон записывают для изменения состояния системы при сообщении ей малого количества теплоты , совершением системой малой (элементарной) работы и элементарному изменению (приращению) внутренней энергии :

Отличие в записи малых величин теплоты и работы и изменении внутренней энергии не формальны, а отражают глубокое физическое различие этих величин. Дело в том, что внутренняя энергия системы является однозначной функцией ее состояния. Ее значение в каком-либо произвольном состоянии не зависит от того, каким способом система пришла в это состояние, . При совершении системой процесса, в результате которого она вновь возвращается в исходное состояние, полное изменение энергии , т.е., интеграл:

Это тождество является необходимым и достаточным условием для того, чтобы выражение представляло собой полный дифференциал. Ни работа, ни теплота не являются функциями состояния и поэтому и не являются полными дифференциалами. По определению из математики полный дифференциал функции:

, т.е., определяется значениями функции в конечном и начальном состояниях и не зависит от пути перехода.

Все физические величины, входящие в 1 закон термодинамики могут быть больше нуля или меньше нуля, возможно также, что = 0 и = 0. Если теплота подводится, 0, если отводится, то  0. На одних участках перехода она может быть положительна, на других – отрицательна.

Общее количество теплоты, сообщенное системе в конечном процессе перехода 1 – 2 равно алгебраической сумме теплот , сообщенных на всех участках процесса:

.

Работа, совершаемая системой в конечном процессе 1 – 2 равна алгебраической сумме работ , т.е.,

Изменение внутренней энергии в этом конечном переходе:

и не зависит от вида перехода.

Б-7

1. Основное уравнение динамики материальной точки. Элементарный импульс силы и импульс силы.

2. Сила Кориолиса.

3. Работа идеального газа при расширении.

1. Основной закон динамики материальной точки.

Уравнение описывает изменение движения протяженного тела под действием силы при отсутствии деформации и оно движется. Для точки оно справедливо всегда. поэтому его можно рассматривать как основной закон движения материальной точки: ускорение материальной точки пропорционально вызывающей его силе, совпадает с ней по направлению и обратно пропорционально массе материальной точки. В механике Ньютона масса не зависит от характеристик движения, , ускорение ; —скорость точки, тогда или

(**).

Вектор называют импульсом материальной точки. В теоретической механике(а раньше и в физике) вектор называют количеством движения. Импульс одна из важнейших динамических характеристик материальной точки

В форме (**) основной закон динамики материальной точки утверждает, что скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на нее силе. В этом состоит (согласно современной терминологии) второй закон Ньютона.

Основной закон динамики материальной точки выражает принцип причин в классической механике, т.к. устанавливает однозначную связь между изменением со временем состояния движения и положения материальной точки в пространстве и действия на нее силы. Закон позволяет по начальному состоянию точки ( ) и действующей силы рассчитать состояние материальной точки в любой последующий момент времени.

На основании обобщения опытных фактов был установлен важный принцип независимости действия сил: если на материальную точку одновременно действует несколько сил, то каждая из них, сообщает материальной точке такое же ускорение, как если бы других сил не было. Т.о.

; —результирующая сила;

Основной закон можно переписать в виде:

;

вектор называется элементарным импульсом силы за малый промежуток времени её действия. Т.о. из основного закона и принципа независимости действия сил следует, что изменение импульса материальной точки за малый промежуток времени равно элементарному импульсу результирующих всех сил, действующих на эту точку за тот же .

И зменение импульса за конечный промежуток времени от до

—импульс силы;

если то , среднее значение силы за .