Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом: Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами. ΔU = Q – A. Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме: Q = ΔU + A. Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами. Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. Согласно этому закону, энергия не может быть создана или уничтожена; она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую. Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины. Такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. Многочисленные попытки создать такую машину неизменно заканчивались провалом. Любая машина может совершать положительную работу A над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты Q от окружающих тел или уменьшения ΔU своей внутренней энергии.
Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.
В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно, Q = ΔU = U (T2) – U (T1). Здесь U (T1) и U (T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля) . При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).
В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением A = p (V2 – V1) = p ΔV. Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает: Q = U (T2) – U (T1) + p (V2 – V1) = ΔU + p ΔV. При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.
В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.
Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением Q = A. Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.
Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы, протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами. Сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками, а процессы расширения или сжатия газа в таких сосудах называются адиабатическими.
Rобщ=3.6 Ом.
Iобщ= 5 А.
I1= 5 А.
I2=2.5 A.
I3= 1.67 A.
I4= 0.83 A.
Объяснение:
Дано
U=18 B.
R1=1.6 Ом.
R2=4 Ом.
R3= 6 Ом.
R4= 12 Ом.
Rобщ?
I1, I2, I3, I4 - ?
Рассмотрим цепочку параллельно соединенных резисторов R2, R3, R4
Для удобства вычислений представим эту цепочку, как два соединенных R3, R4 и к ним дополнительно параллельно R2.
R34=12*6/18=4
R34=4, R2=4, соединены параллельно, следовательно,
R234=2 Ом.
При последовательном соединении значения сопротивлений суммируются.
Т.е.,
Rобщ=3.6 Ом.
Вычислим общий ток.
Iобщ= 18/3.6
Iобщ= 5 А.
I1=Iобщ
I1= 5 А.
Для цепочки R234 справедливо
Iобщ=I2+I3+I4
А также
I2*R2=I3*R3=I4*R4=I234*(R2+R3+R4)
Чем больше сопротивление, тем меньше ток.
Отсюда
I2=5*2/R2
I2=2.5 A.
I3 = 10/R3
I3= 1.67 A. (с округлением до сотых)
I4= 0.83 A. (с округлением до сотых)
Проверка
Iобщ=I2+I3+I4
5=5 - истина