Внутренняя энергия и способы её изменения. 1-ый закон термодинамики.

Каждое тело имеет вполне определенную структуру, оно состоит из частиц, которые хаотиче­ски движутся и взаимодействуют друг с другом, по­этому любое тело обладает внутренней энергией.

Внутренняя энергия — это совокупность кинетической и потенциальной энергий.

Кинет.энергия молекул зависит от скорости движения, а скорость движения молекул зависит от температуры. Потенциальная энергия молекул зависит от расстояния между ними, а следовательно от занимаемого объема. Поэтому внутреннюю энергию любой термодинамической системы можно считать как функцию зависящую от температуры и объема.

U(T, V). U= RT

Существуют два способа изменения внутрен­ней энергии: теплопередача и совершение механи­ческой работы (например, нагревание при трении или при сжатии, охлаждение при расширении).A=P(V₂-V₁)

Теплопередача — это изменение внутренней энергии без совершения работы: энергия передается от более нагретых тел к менее нагретым.

Мерой переданной энергии при теплопередаче яв­ляется количество теплоты (Q).

Q=cm(t₂-t₁)

1-й закон ТД.

В неизолированной ТД сисеме изменение внутренней энергии равно сумме количества теп­лоты, переданной системе, и работы, внешних сил, совершенной над системой.

∆ U= Q + А,

где ∆ U— изменение внутренней энергии, Q — количество теп­лоты, переданной системе, А — работа внешних сил.

Если система сама совершает работу, то ее условно обозначают А'. Тогда первый за­кон термодинамики, можно записать так:

∆ U = Q -  Α'.

Из 1-го закона ТД следует невозможность создания вечного двигателя.

Α' = Q - ∆ UЛюбая машина может совершать работу, либо за счет получения из вне количества теплоты, либо за счет уменьшения собственной внутренней энергии

 

2. Закон Кеплера, его открытие, значение, границы применимости

Заслуга открытия законов движения планет принадлежит выдающемуся учёному Иоганну Кеплеру.

Первый закон. Каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.Современная формулировка первого закона дополнена так: в невозмущенном движении орбита движущегося тела есть кривая второго порядка – эллипс, парабола или гипербола.

Второй закон. (закон площадей). Радиус-вектор планеты за одинаковые промежутки времени описывает равные площади. Из этого закона следует, что скорость планеты при движении её по орбите тем больше, чем ближе она к Солнцу.

Третий закон. Квадраты звёздных периодов обращения планет относятся как кубы больших полуосей их орбит.

    Этот закон позволил установить относительные расстояния планет от Солнца (в единицах большой полуоси земной орбиты), поскольку звёздные периоды планет уже были вычислены. Большую полуось земной орбиты принята за астрономическую единицу (а. е.) расстояний.

Ньютон установил из законов Кеплера, что гравитационное притяжение планеты определённой массы зависит только от расстояния до неё, а не от других свойств, таких, как состав или температура. Он показал также, что третий закон Кеплера не совсем точен — в действительности в него входит и масса планеты:

{\displaystyle {\frac {T_{1}^{2}(M+m_{1})}{T_{2}^{2}(M+m_{2})}}={\frac {a_{1}^{3}}{a_{2}^{3}}}}

где {\displaystyle M}М_с — масса Солнца, а {\displaystyle m_{1}}М₁ и {\displaystyle m_{2}}М₂ — массы планет.

Поскольку движение и масса оказались связаны, эту комбинацию гармонического закона Кеплера и закона тяготения Ньютона используют для определения массы планет и спутников, если известны их орбиты и орбитальные периоды.

3. Оборудование: резистор, амперметр, вольтметр, источник тока, секундомер, реостат, соединительные провода. Вычисление работы согласно измерениям.

Билет №10