Для описания этих изменений вводят функцию состояния - внутреннюю энергию U и две функции перехода - теплоту Q и работу A. Математическая формулировка первого закона:
dU = Q - A (дифференциальная форма) (2.1)
U = Q - A (интегральная форма) (2.2)
Буква в уравнении (2.1) отражает тот факт, что Q и A - функции перехода и их бесконечно малое изменение не является полным дифференциалом.
В уравнениях (2.1) и (2.2) знаки теплоты и работы выбраны следующим образом. Теплота считается положительной, если она передается системе. Напротив, работа считается положительной, если она совершается системой над окружающей средой.
Существуют разные виды работы: механическая, электрическая, магнитная, поверхностная и др. Бесконечно малую работу любого вида можно представить как произведение обобщенной силы на приращение обобщенной координаты, например:
Aмех = p. dV; Aэл = . dе; Aпов = . dW (2.3)
( - электрический потенциал, e - заряд, - поверхностное натяжение, W - площадь поверхности). С учетом (2.3), дифференциальное выражение первого закона можно представить в виде:
dU = Q - p. dV Aнемех (2.4)
В дальнейшем изложении немеханическими видами работы мы будем, по умолчанию, пренебрегать.
Механическую работу, производимую при расширении против внешнего давления pex, рассчитывают по формуле:
A = (2.5)
Если процесс расширения обратим, то внешнее давление отличается от давления системы (например, газа) на бесконечно малую величину: pex = pin - dp и в формулу (2.5) можно подставлять давление самой системы, которое определяется по уравнению состояния.
Проще всего рассчитывать работу, совершаемую идеальным газом, для которого известно уравнение состояния p = nRT / V (табл. 1).
1. ρ льда = 900 кг/м^3 это означает, кусок льда ёмкостью 900 м^3 имеет массу 900 кг.
2. ρ алюм. = 2,7 г/см^3 ρ параф. = 0,90 г/см^3 V ал. = V пар. m ал. = ρ алюм * V ал. m пар. = ρ пар * V пар. m ал/ m пар. = ρ алюм * V ал./ ρ пар * V пар. = ρ алюм/ ρ пар = = 2,7 г/см^3/ 0,90 г/см^3 = 3
m алюм = 3*m пар.
ответ: меньшую массу в 3 раза имеет парафиновый шар .
3. m = 461,5 г V = 65 см^3 ρ = m/V = 461,5 г / 65 см^3 = 7,1 г/см^3 ответ: это цинк.
4. l = 30см d = 20см h = 25см ρ воды = 1 г/см^3 V = l*d*h = 30см * 20 см * 25см = 15000см^3
Для описания этих изменений вводят функцию состояния - внутреннюю энергию U и две функции перехода - теплоту Q и работу A. Математическая формулировка первого закона:
dU = Q - A (дифференциальная форма) (2.1)
U = Q - A (интегральная форма) (2.2)
Буква в уравнении (2.1) отражает тот факт, что Q и A - функции перехода и их бесконечно малое изменение не является полным дифференциалом.
В уравнениях (2.1) и (2.2) знаки теплоты и работы выбраны следующим образом. Теплота считается положительной, если она передается системе. Напротив, работа считается положительной, если она совершается системой над окружающей средой.
Существуют разные виды работы: механическая, электрическая, магнитная, поверхностная и др. Бесконечно малую работу любого вида можно представить как произведение обобщенной силы на приращение обобщенной координаты, например:
Aмех = p. dV; Aэл = . dе; Aпов = . dW (2.3)
( - электрический потенциал, e - заряд, - поверхностное натяжение, W - площадь поверхности). С учетом (2.3), дифференциальное выражение первого закона можно представить в виде:
dU = Q - p. dV Aнемех (2.4)
В дальнейшем изложении немеханическими видами работы мы будем, по умолчанию, пренебрегать.
Механическую работу, производимую при расширении против внешнего давления pex, рассчитывают по формуле:
A = (2.5)
Если процесс расширения обратим, то внешнее давление отличается от давления системы (например, газа) на бесконечно малую величину: pex = pin - dp и в формулу (2.5) можно подставлять давление самой системы, которое определяется по уравнению состояния.
Проще всего рассчитывать работу, совершаемую идеальным газом, для которого известно уравнение состояния p = nRT / V (табл. 1).
2. ρ алюм. = 2,7 г/см^3
ρ параф. = 0,90 г/см^3
V ал. = V пар.
m ал. = ρ алюм * V ал.
m пар. = ρ пар * V пар.
m ал/ m пар. = ρ алюм * V ал./ ρ пар * V пар. = ρ алюм/ ρ пар = = 2,7 г/см^3/ 0,90 г/см^3 = 3
m алюм = 3*m пар.
ответ: меньшую массу в 3 раза имеет парафиновый шар .
3. m = 461,5 г
V = 65 см^3
ρ = m/V = 461,5 г / 65 см^3 = 7,1 г/см^3
ответ: это цинк.
4. l = 30см d = 20см h = 25см
ρ воды = 1 г/см^3
V = l*d*h = 30см * 20 см * 25см = 15000см^3
m = ρ*V = 1 г/см^3 * 15000см^3 = 15 000 г = 15 кг
ответ: масса воды в аквариуме 15 кг.
5. m = 35 кг
ρ бенз. = 710 кг/м^3
V = m/ ρ = 35 кг/ 710 кг/м^3 = 0.0493 м^3 = 49,3 дм^3 = 49,3 литра
ответ: вместимость сосуда должна быть 49,3 литра.