Первый закон термодинамики (ЕГЭ-ОГЭ)
Существует два способа изменения внутренней энергии тела: теплопередача и совершение работы.
Опыт показывает, что эти способы независимы — в том смысле, что их результаты складываются. Если телу в процессе теплообмена передано количество теплоты Q и если в то же время над телом совершена работа A′, то изменение внутренней энергии тела будет равно:
Если тело является газом, то: (где — работа самого газа), и формула принимает вид , или .
Это соотношение называется пе́рвым зако́ном термодина́мики. Смысл его прост: количество теплоты, переданное газу, идёт на изменение внутренней энергии газа и на совершение газом работы[1].
Величина Q может быть и отрицательной: в таком случае тепло отводится от газа. Но первый закон термодинамики остаётся справедливым в любом случае. Он является одним из фундаментальных физических законов и находит подтверждение в многочисленных явлениях и экспериментах.
Применение первого закона термодинамики к изопроцессам
В изопроцессах остаётся неизменным значение некоторой величины, характеризующей состояние газа — температуры, объёма или давления. Для каждого вида изопроцессов запись первого закона термодинамики упрощается.
- Изотермический процесс, . Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры. Если температура газа не меняется, то не меняется и внутренняя энергия: . Тогда формула принимает вид . Всё подведённое к газу тепло идёт на совершение газом работы.
- Изохорный процесс, . Если объём газа остаётся постоянным, то поршень не перемещается, и потому работа газа равна нулю: . Тогда первый закон термодинамики принимает вид . Всё тепло, переданное газу, идёт на изменение его внутренней энергии.
- Изобарный процесс, . Подведённое к газу тепло идёт как на изменение внутренней энергии, так и на совершение работы. Формула принимает вид .
Примечания
- ↑ Первый закон термодинамики - Российская электронная школа. resh.edu.ru. Дата обращения: 17 апреля 2025.