Первый закон термодинамикиПервый закон термодинамики или закон сохранения энергии для тепловых процессов, связывает количество теплоты, переданное системе, изменение ее внутренней энергии и работу, совершенную системой над окружающими телами.Одна из возможных его формулировок звучит следующим образом:Количество теплоты, сообщаемое термодинамической системе, равно сумме изменения ее внутренней энергии ΔU и работы A, совершаемой системой против внешних сил.Q = ΔU + A.Если работа совершается внешними силами над термодинамической системой, то, обозначив ее A', первый закон термодинамики можно записать в виде уравнения:Q + A' = ΔU.Если термодинамическая система остается изолированной, то есть она не обменивается теплотой с окружающими телами, не совершает работу против внешних сил и внешние силы не совершают работу над системой, то ее внутренняя энергия остается величиной постоянной.Если A (A') и (или Q) не равны нулю, то следует говорить о сохранении не внутренней энергии термодинамической системы, а внутренней энергии и энергии всех тел, участвующих в термодинамическом процессе.Если при A = 0 (A' = 0), Q ≠ 0, то теплообмен системы с окружающими телами происходит без превращения внутренней энергии в другие виды.Если при Q = 0, A ≠ 0 (A' ≠ 0), то происходит превращение одного вида энергии в другой (механической во внутреннюю и внутренней в механическую).Первый закон термодинамики связывает три величины – ΔU, A (A'), Q.Изменение внутренней энергии ΔU термодинамической системы не зависит от перехода системы из одного состояния в другое, поскольку она по определению является однозначной функцией ее состояния.В отличие от ΔU, величины A и Q существенно зависят от характера процесса.Действительно, пусть газ, находящийся в цилиндре под поршнем переходит из состояния А в состояние B тремя разными вдоль изотермы AB, через точку C и через точку D.В первом случае работа, совершаемая газом, равна площади фигуры, ограниченной изотермой и отрезками BV2 и AV1.Во втором случае работа, совершаемая газом, равна площади прямоугольника p1(V2 – V1).В третьем случае – площади прямоугольника p2(V2 – V1).Так как разным переходам соответствуют разные значения работы и одно и то же значение изменения внутренней энергии, то согласно первому закону термодинамики этим переходам будут соответствовать разные количества теплоты.Из сказанного, в частности, вытекает бессмысленность выражений «запас теплоты», «изменение количества теплоты», «запас работы», «изменение работы». Накопителей работы и теплоты не существует. Работа не приобретается и не расходуется, а совершается в процессе воздействия внешних тел на термодинамическую систему или термодинамической системы на внешние тела. О количестве теплоты или теплообмене можно говорить, только описывая процесс взаимодействия термодинамической системы с внешними телами, в процессе которого происходит изменение ее внутренней энергии. Теплообмен происходит при наличии разности температур участвующих в процессе тел. Результатом теплообмена является выравнивание температур. Таким образом, количество теплоты – это энергия, передаваемая от одного тела другому в процессе теплообмена, а не энергия, которой обладают тела до или после теплообмена.Первый закон термодинамики является выражением одного из наиболее общих законов природы – закона сохранения и превращения энергии в приложении к определенному и очень распространенному классу физических явлений. Энергия – это универсальная мера движения материи, которая остается постоянной при любых ее превращениях. Закон сохранения энергии говорит о несотворимости и неуничтожимости движения материи. Законы в науке отражают устойчивые, повторяющиеся связи между явлениями. В то же время законы имеют разную степень общности. Закон сохранения энергии относится к разряду наиболее фундаментальных законов природы. Он свидетельствует не только о сохранении материи и ее движения, но и о ее к качественным превращен
В основном используем формулу F=k * l (Дельта l. Изменение длинны пружины). Сначала можно найти жёсткость пружины (k). k = F / l ( Я буду обозначать изменение длинны просто l, хотя это Дельта l должно быть. На клавиатуре нет такого значка.) k = mg / l = 0.2кг * 10 м/с^2 / 0,04 м (14-10 см. И сразу в метре перевёл) = 50 H/м. 1) Длина пружины будет 0,1м + l. (l = F/k = mg/k = 0.4*10/50=4/50=0,08м) Длина пружины будет 0,18м. (18 см) 2) Всё почти точно также. Просто вместо 0,4 в формулу ставим 0,3 кг. ответ 0,16 м (16 см) 3) Используем всё туже основную формулу, но ищем из неё m груза. m= l*k/g = 0.05*50/10= 0.25 кг. (250 грамм) 4)Чтобы длинна стала 20, нужно чтобы она растянулась на 10 см. Используем нашу формулу. m= l*k/g = 0.1*50/10= 0.5кг (500 грамм) 5) Здесь нам уже дана сила так что ещё легче решить. Сначала найдём изменение длинны. l = F/K = 5/50 = 0.1м. (Не знаю почему, но возможно ошибка в задании, так как при таком раскладе пружина просто сожмётся чень маленьких размеров.) 6) l = 10-8=2. F=k*l=50*0.02=1H.
