Приведите математическую форму записи закона сохранения энергии при тепловых процессах(первого закона термодинамики) с учетом правила знаков для тела в следующий случаях: 1)телу передают количество теплоты,и оно расширяется,совершая работу против сил внешнего давления; 2)тело отдает количество теплоты и сжимается под действием сил внешнего давления; 3)телу передают количество теплоты, и оно сжимается под действием внешних сил; 4)тело отдает количество теплоты и расширяется,совершая работу против внешних сил.
Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики представляет собой закон сохраненияэнергии применительно к термодинамическим процессам: энергия не исчезаетв никуда и не возникает из ничего, а лишь переходит из одного вида вдругой в эквивалентных количествах. Примером может послужить переходтеплоты (тепловой энергии) в механическую энергию, и наоборот.Если к М кг газа, занимающего объем V (м3) при температуре Т подвести при постоянном давлении некоторое количество теплоты dQ, то в результате этого температура газа повысится на dT, а объем – на dV. Повышение температуры связано с увеличением кинетической энергии движения молекул dK.
Увеличение объема сопровождается увеличением расстояния между молекулами и, как следствие, уменьшением потенциальной энергии dH взаимодействия между ними. Кроме того, увеличив объем, газ совершает работу dA по преодолению внешних сил.
Если, кроме указанных, никаких иных процессов в рабочем теле непроисходит, то на основании закона сохранения энергии можно записать:dQ = dK + dH + dA.Сумма dK + dH представляет собой изменение внутренней энергии dU молекул системы в результате подвода теплоты.
Тогда формулу сохранения энергии для термодинамического процесса можно записать в виде:dQ = dU + dA или dQ = dU + pdV.Это уравнение представляет собой математическое выражение первого закона термодинамики: количество теплоты dQ, подводимое к системе газа, затрачивается на изменение ее внутренней энергии dU и совершение внешней работы dA.Условно считают, что при dQ > 0 теплота сообщается рабочему телу, а при dQ 0 система совершает работу (газ расширяется), а при dA Для идеального газа, между молекулами которого нет взаимодействия, изменение внутренней энергии dU полностью определяется изменением кинетической энергии движения (т. е. увеличением скорости молекул), а изменение объема характеризует работу газа по преодолению внешних сил.Первый закон термодинамики имеет еще одну формулировку: энергия изолированной термодинамической системы остается неизменной независимо от того, какие процессы в ней протекают.
Невозможно построить вечный двигатель первого рода, т. е. периодическидействующую машину, которая совершала бы работу без затраты энергии.***Второй закон термодинамикиПервый закон термодинамики описывает количественные соотношения междупараметрами термодинамической системы, имеющими место в процессахпреобразования тепловой энергии в механическую и наоборот, но неустанавливает условия, при которых эти процессы возможны. Эти условия,необходимые для преобразования одного вида энергии в другой, раскрываетвторой закон термодинамики.Существует несколько формулировок этого закона, и каждая из них имеетодинаковое смысловое содержание. Здесь приведены наиболее частоупоминающиеся формулировки второго закона термодинамики.1. Для превращения теплоты в механическую работунеобходимо иметь источник теплоты и холодильник, температура которогониже температуры источника, т. е. необходим температурный перепад.2. Нельзя осуществить тепловой двигатель,единственным результатом действия которого было бы превращение теплотыкакого-либо тела в работу без того, чтобы часть теплоты не передаваласьдругим телам.
Из этой формулировки можно сделать вывод, что невозможно построитьвечный двигатель, совершающий работу благодаря лишь одному источникутеплоты, поскольку любой, даже самый колоссальный источник теплоты ввиде материального тела не способен отдать тепловой энергии больше, чемему позволяет энтальпия (часть полной энергии тела, которую можно превратить в теплоту, охладив тело до температуры абсолютного нуля).3. Теплота не может сама по себе переходить от менее нагретого тела к более нагретому без затраты внешней работы.Как видите, второй закон термодинамики не имеет в своей основеформулярнго содержания, а лишь описывает условия, при которых возможныте или иные термодинамические явления и процессы, подтверждая, по сути,общий закон сохранения энергии.***
Форма вопроса доступна на