Первый закон термодинамики

1. Суть первого закона термодинамики

Первый закон утверждает:

Количество теплоты, переданное системе, расходуется на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы.

Математическая запись:

где:

•  — количество теплоты;
•  — изменение внутренней энергии;
•  — работа, совершённая системой (например, газом).

---

2. Физический смысл величин

Количество теплоты (Q)

Это энергия, переданная телу при нагревании или охлаждении.

•  — тело получает тепло;
•  — отдаёт тепло.

Изменение внутренней энергии ()

Показывает, как изменилась энергия частиц вещества.

• увеличивается при нагревании;

• уменьшается при охлаждении.

Работа (A)

Работа связана с изменением объёма газа.

• при расширении газ совершает работу ( A > 0 );

• при сжатии работа совершается над газом ( A < 0 ).

---

Наглядная схема распределения энергии

Эта схема показывает, что полученная энергия делится на две части: изменение внутренней энергии и работа.

---

3. Частные случаи первого закона

1. Изохорный процесс (V = const)

Объём не меняется → работа равна нулю:

Всё тепло идёт на изменение внутренней энергии.

2. Изотермический процесс (T = const)

Температура постоянна → внутренняя энергия не меняется:

Всё тепло идёт на работу.

3. Адиабатный процесс

Нет теплообмена:

Изменение внутренней энергии происходит за счёт работы.

---

Наглядная схема процессов

---

4. Примеры из жизни

• Двигатель автомобиля: топливо сгорает → выделяется тепло → газ совершает работу.

• Насос: при сжатии воздуха повышается его температура.

• Холодильник: работа компрессора изменяет внутреннюю энергию газа.

---

5. Значение закона

Первый закон термодинамики:

• объясняет превращение энергии;

• лежит в основе работы тепловых машин;

• используется в технике и природе.

Он показывает, что энергия не возникает из ничего и не исчезает — она лишь переходит из одной формы в другую.

---

Вопросы для самопроверки

• Сформулируйте первый закон термодинамики.
• Запишите его математическую форму.
• Что происходит с энергией при изохорном процессе?
• Почему при изотермическом процессе ?
• Что означает условие ?
• Приведите пример, когда газ совершает работу.