☰ Содержание · Физика

Задачи на первый закон и второй закон

Уроки 24–25 · 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
25

Необратимость тепловых процессов. Второй закон термодинамики

Учебник: с. 72
ЦельРазличать обратимые и необратимые процессы; сформулировать второй закон термодинамики (Клаузиус).
Новые слова
обратимый процесс · qaytar jarayonнеобратимый процесс · qaytmas jarayonвторой закон термодинамики · termodinamikaning ikkinchi qonuniнаправление теплопередачи · issiqlik uzatish yo‘nalishi
Объяснение

Обратимым называется процесс, при котором система сначала переходит в одну сторону, а затем возвращается в начальное состояние без каких-либо изменений в окружающей среде. Колебания маятника без трения или груза на пружине близки к обратимым. Все тепловые процессы необратимы: горячее тело отдаёт теплоту окружающей среде, но теплота не переходит самопроизвольно от холодного тела к горячему; газ в сосуде, соединённом с пустым сосудом, распространяется между ними и сам обратно не собирается; пуля, ударившая в преграду, нагревается, но нагретые пуля и преграда никогда сами не приведут пулю снова в движение. Немецкий учёный Р. Клаузиус обобщил это во втором законе термодинамики: теплота не может перейти от более холодной системы к более горячей без каких-либо изменений в обеих системах или в окружающих телах. Первый закон лишь говорит, что энергия сохраняется; второй показывает направление процессов.

Примеры
Классифицируйте: (а) маятник без трения — близок к обратимому; (б) таяние льда в горячем чае — необратимый; (в) разбивающийся стакан — необратимый; (г) остывание кофе в холодной комнате — необратимое.
Холодильник переносит теплоту из холодной внутренней камеры в тёплую комнату, но не самопроизвольно: компрессор совершает работу, используя электричество, а окружающий воздух нагревается. Поэтому это не противоречит формулировке Клаузиуса.
Работа в классе

Наблюдение: капните каплю пищевого красителя (или чая) в стакан тёплой воды и понаблюдайте, как она растекается. Соберётся ли краситель сам обратно в одном месте? Какой закон это иллюстрирует? Используйте только пищевой краситель или чай; тёплую воду готовит взрослый.

Упражнения
1
Определите обратимый процесс и приведите пример.
2
Может ли теплота самопроизвольно перейти от тела с температурой 20 °C к телу с температурой 60 °C?
3
Что необратимо: колебания груза на пружине (без трения) или остывание горячего чая?
4
Нарушает ли холодильник второй закон? Почему?