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

Внутренняя энергия – это величина, характеризующая собственное состояние тела. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется по формуле

.

Внутренняя энергия тела может изменяться только в результате его взаимодействия с другими телами. Существует два способа изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение механической работы (нагревание при трении).

Теплопередача – это изменение внутренней энергии без совершения работы. Теплопередача бывает трех видов:

• Теплопроводность – передача энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым;

• Конвекция – перенос энергии потоками жидкости или газа;

• Излучение – перенос энергии электромагнитными волнами.

Мерой энергии является количество теплоты (Q).

Закон сохранения энергии: изменение внутренней энергии замкнутой системы равно сумме количества теплоты, переданной системе, и работы внешних сил, совершенной над системой. .

Если система сама совершает работу, то ее условно обозначают А^’.

Тогда первый закон термодинамики читается так: количество теплоты, переданное системе, идет на совершение системой работы и изменение ее внутренней энергии. .

Рассмотрим применение первого закона термодинамики к изопроцессам.

В изотермическом процессе температура постоянная, поэтому внутренняя энергия не меняется. Тогда уравнение первого закона термодинамики примет вид: Q + A^’.

В изобарном процессе газ расширяется и количество теплоты идет на увеличение его внутренней энергии: .

В изохорном процессе газ не меняет своего объема, и работа им не совершается: .

Адиабатным называется процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой: .

ЗАДАЧА: За 5 МС магнитный поток, пронизывающий контур, убывает с 9 мВб до 4 мВб. Найдите ЭДС индукции в контуре.

t = 5 мс

Ф₁ = 9 мВб

Ф₂ = 4 мВб

- ?

Билет № 12

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

Законы взаимодействия атомов и молекул удается понять и объяснить на основе знаний о строении атома. Взаимодействие между заряженными частицами называется электромагнитным.

Интенсивность электромагнитного взаимодействия определяется электрическим зарядом (обозначается q и измеряется в кулонах – Кл). один вид зарядов называют положительным, носителем которого является протон. Другой вид заряда назвали отрицательным, его носителем является электрон. Элементарный заряд равен е = 1,6 • 10 ^{– 19} Кл.

Закон сохранения электрического заряда: электрический заряд не создается и не исчезает, а только переходит от одного тела к другому.

Сообщение телу электрического заряда называется электризацией. Электризация происходит при трении и при облучении.

Законы взаимодействия неподвижных электрических зарядов изучает электростатика. Основной закон электростатики установил Кулон.

Закон Кулона: модуль силы взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению величин этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними: , где k – коэффициент пропорциональности (9 • 10⁹ Н • м²/Кл²).

Величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше, чем в среде, называется диэлектрической проницаемостью среды ε. При этом закон Кулона записывается так: . При этом , где ε₀ – электрическая постоянная (8,85 • 10 ^{– 12} Кл² / Н • м²).

Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют кулоновским взаимодействием. Кулоновские силы можно изобразить графически:

ЗАДАЧА: Найдите потенциальную и кинетическую энергию тела массой 3 кг, падающего свободно с высоты 5 м, на расстоянии 2 м от поверхности земли.

m = 3 кг Е_р1 = mgh₁ = 3 • 10 • 5 = 150 Дж

h₁ = 5м Е_р2 = mgh₂ = 3 • 10 • 2 = 60 Дж

h₂ = 2 м Е_к = Е_р1 - Е_р2 = 150 – 60 = 90 Дж

E_p - ?

E_k - ?

Билет № 13