☰ Содержание · Физика

Топливо и первый закон термодинамики

Уроки 22–23 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019
23

Первый закон термодинамики

Учебник: с. 67–69
ЦельСформулировать первый закон термодинамики Q = ΔU + A и применять его к изотермическому, изобарному, изохорному и адиабатному процессам.
Новые слова
первый закон термодинамики · termodinamikaning birinchi qonuniадиабатный процесс · adiabatik jarayonзакон сохранения энергии · energiyaning saqlanish qonuniтеплоизоляция · issiqlik izolyatsiyasi
Объяснение

Энергия не создаётся и не уничтожается, а лишь переходит из одного вида в другой; первый закон термодинамики — это данный закон, применённый к тепловым явлениям (Р. Майер, Г. Гельмгольц, Дж. Джоуль, середина XIX века). Теплота, переданная системе, расходуется на изменение её внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил: Q = ΔU + A. В изотермическом процессе T = const, ΔU = 0, поэтому Q = A. В изобарном процессе Q = ΔU + pΔV. В изохорном процессе A = 0, поэтому Q = ΔU. В адиабатном процессе, при отсутствии теплообмена с окружающей средой, Q = 0 и A = –ΔU: когда газ расширяется, работа совершается за счёт внутренней энергии и газ охлаждается; при сжатии он нагревается. Быстрые процессы (сжатие воздуха в насосе, расширение поднимающегося воздуха и образование облаков) близки к адиабатным. Термос близок к адиабатной теплоизоляции.

Примеры
Газ получил 500 Дж теплоты и совершил работу 200 Дж: ΔU = Q – A = 500 – 200 = 300 Дж — газ нагрелся.
Газ адиабатно сжимают, и внешние силы совершают работу 400 Дж (A = –400 Дж, Q = 0): ΔU = –A = +400 Дж. Внутренняя энергия возрастает, и газ нагревается (велосипедный насос горячий).
Работа в классе

Изучите устройство термоса (вместе со взрослым): внутренняя и внешняя стенки, откачанный промежуток между ними, отражающее покрытие. Почему горячий чай долго остаётся горячим? Нарисуйте и объясните. Взрослый помогает открывать термос и наливать кипяток.

Упражнения
1
Сформулируйте первый закон термодинамики и запишите его формулу.
2
Идеальный газ получает 800 Дж теплоты в изотермическом процессе. Какую работу он совершает (Дж)?
3
Газ получает 4200 Дж теплоты, и его внутренняя энергия возрастает на 2700 Дж. Сколько джоулей работы он совершает?
4
Почему газ охлаждается при адиабатном расширении?