10 КЛАСС · ТЕРМОДИНАМИКА

Внутренняя энергия и первый закон

Внутренняя энергия одноатомного газа, работа и первый закон термодинамики.

26 минут19 карточек теории

Открыть интерактивный урок

МАТЕРИАЛ УРОКА

Основные понятия

2

Внутренняя энергия

Энергия теплового движения и взаимодействия частиц системы.

Энергия теплового движения и взаимодействия частиц системы.

Первый закон термодинамики

Закон сохранения энергии для тепловых процессов, связывающий теплоту, внутреннюю энергию и работу.

Закон сохранения энергии для тепловых процессов, связывающий теплоту, внутреннюю энергию и работу.

МАТЕРИАЛ УРОКА

Физические величины

7

Внутренняя энергия

U

Суммарная энергия теплового движения и взаимодействия частиц.

Единица: джоуль · $\mathrm{Дж}$

Изменение внутренней энергии

\Delta U

Разность внутренней энергии в конечном и начальном состояниях.

Единица: джоуль · $\mathrm{Дж}$

Работа газа

A

Энергия, переданная газом окружающим телам при расширении.

Единица: джоуль · $\mathrm{Дж}$

Работа внешних сил

A\prime

Работа окружающих тел над газом.

Единица: джоуль · $\mathrm{Дж}$

Количество теплоты

Q

Энергия, переданная при теплообмене.

Единица: джоуль · $\mathrm{Дж}$

Изменение объёма

\Delta V

Разность конечного и начального объёмов.

Единица: кубический метр · $\mathrm{м}^3$

Изменение температуры

\Delta T

Разность конечной и начальной абсолютных температур.

Единица: кельвин · $\mathrm{К}$

МАТЕРИАЛ УРОКА

Формулы урока

10

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа

U=\frac{3mRT}{2M}=\frac{3pV}{2}

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется температурой или произведением давления на объём.

Работа газа при постоянном давлении

A=p\Delta V=\frac{m}{M}R\Delta T

При изобарном расширении работа равна давлению, умноженному на изменение объёма.

Условие: Давление постоянно.

Изменение внутренней энергии газа

\Delta U=\frac{3mR\Delta T}{2M}

Изменение внутренней энергии одноатомного идеального газа пропорционально изменению температуры.

Первый закон через работу внешних сил

\Delta U=Q+A\prime

Изменение внутренней энергии равно полученной теплоте и работе внешних сил.

Связь работ газа и внешних сил

A\prime=-A

Работа внешних сил равна работе газа с противоположным знаком.

Первый закон через работу газа

Q=\Delta U+A

Полученная теплота расходуется на изменение внутренней энергии и работу газа.

Первый закон для изотермического процесса

\Delta U=0,\quad Q=A

Для идеального газа при постоянной температуре полученная теплота равна работе газа.

Условие: Температура идеального газа постоянна.

Первый закон для изохорного процесса

A=0,\quad Q=\Delta U

При постоянном объёме газ не совершает работу, поэтому теплота изменяет внутреннюю энергию.

Условие: Объём постоянен.

Первый закон для изобарного процесса

Q=\Delta U+A

При постоянном давлении теплота идёт на изменение внутренней энергии и работу.

Условие: Давление постоянно.

Распределение теплоты в изобарном процессе

\Delta U=0{,}6Q,\quad A=0{,}4Q

У одноатомного идеального газа три пятых теплоты изменяют внутреннюю энергию, две пятых превращаются в работу.

Условие: Одноатомный идеальный газ расширяется при постоянном давлении.

СПРАВОЧНИК

Связанные формулы

Количество теплотыQ · Дж РаботаA · Дж ТемператураT, t · К, °C ЭнергияE, W · Дж

ПРАКТИКА

Задачи по теме

Термодинамика10 класс · 12 задач