Для описания этих изменений вводят функцию состояния - внутреннюю энергию U и две функции перехода - теплоту Q и работу A. Математическая формулировка первого закона:
dU = Q - A (дифференциальная форма) (2.1)
U = Q - A (интегральная форма) (2.2)
Буква в уравнении (2.1) отражает тот факт, что Q и A - функции перехода и их бесконечно малое изменение не является полным дифференциалом.
В уравнениях (2.1) и (2.2) знаки теплоты и работы выбраны следующим образом. Теплота считается положительной, если она передается системе. Напротив, работа считается положительной, если она совершается системой над окружающей средой.
Существуют разные виды работы: механическая, электрическая, магнитная, поверхностная и др. Бесконечно малую работу любого вида можно представить как произведение обобщенной силы на приращение обобщенной координаты, например:
Aмех = p. dV; Aэл = . dе; Aпов = . dW (2.3)
( - электрический потенциал, e - заряд, - поверхностное натяжение, W - площадь поверхности). С учетом (2.3), дифференциальное выражение первого закона можно представить в виде:
dU = Q - p. dV Aнемех (2.4)
В дальнейшем изложении немеханическими видами работы мы будем, по умолчанию, пренебрегать.
Механическую работу, производимую при расширении против внешнего давления pex, рассчитывают по формуле:
A = (2.5)
Если процесс расширения обратим, то внешнее давление отличается от давления системы (например, газа) на бесконечно малую величину: pex = pin - dp и в формулу (2.5) можно подставлять давление самой системы, которое определяется по уравнению состояния.
Проще всего рассчитывать работу, совершаемую идеальным газом, для которого известно уравнение состояния p = nRT / V (табл. 1).
1) Буду обозначать величины относящиеся к водороду индексом 1, а относящиеся к природному газу, индексом 2.
q₁=12·10⁷Дж/кг; q₂=4,4·10⁷Дж/кг; ρ₁=0,09кг/м³ (табличные величины)
2) Если принять за нулевой уровень отсчета потенциальной энергии линию полета пули, то механическая энергия пули уменьшилась от 25Дж до 0. Внутренняя энергия доски и пули в сумме (если не учитывать потери) возросла на 25 Дж, причем, за счет малой теплопроводности дерева, можно утверждать, что большая часть энергии израсходована на нагревание пули.
Подробнее - на -
Объяснение:
s=v0²/a-a*v0²/2a²=v0²/a-v0²/2a=v0²/2a - эту формулу можно просто взять как известную, но так интереснее.
20=4*4/2а =8/а ⇒а=8/20=0,4 м/ с²
перейдем к силе трения. F=ma=10*0.4=4 н
кстати, можно найти и средний коэфф. трения F=kmg=k*10*10=4 н
k=4/100=0.04, но нас не просят.