Формулы по физике 10 класс: первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики выражает закон сохранения энергии для тепловых процессов: количество теплоты, переданное системе, расходуется на изменение её внутренней энергии и совершение работы. В таблице приведены основные формулы, применяемые в 10 классе для расчёта теплоты, внутренней энергии и работы газа.

Формулы: первый закон термодинамики

Что находимФормулаОбозначения и единицы СИ
Первый закон термодинамикиQ = ΔU + A
  • Q — количество теплоты, переданное газу, Дж
  • ΔU — изменение внутренней энергии газа, Дж
  • A — работа, совершённая газом, Дж
Изменение внутренней энергии через количество теплоты и работу газаΔU = Q − A
  • ΔU — изменение внутренней энергии газа, Дж
  • Q — количество теплоты, переданное газу, Дж
  • A — работа, совершённая газом, Дж
Первый закон термодинамики для изохорного процессаQ = ΔU
  • Q — количество теплоты, переданное газу, Дж
  • ΔU — изменение внутренней энергии газа, Дж
Первый закон термодинамики для изотермического процесса идеального газаQ = A
  • Q — количество теплоты, переданное газу, Дж
  • A — работа, совершённая газом, Дж
Первый закон термодинамики для адиабатного процессаΔU = -A
A = -ΔU
  • ΔU — изменение внутренней энергии газа, Дж
  • A — работа, совершённая газом, Дж
Первый закон термодинамики для циклического процессаΔU = 0
Q = A
  • ΔU — изменение внутренней энергии за полный цикл, Дж
  • Q — суммарное количество теплоты, полученное газом за цикл, Дж
  • A — суммарная работа газа за цикл, Дж
Работа газа при постоянном давленииA = p·ΔV = p·(V2 − V1)
  • A — работа, совершённая газом, Дж
  • p — давление газа, Па
  • ΔV — изменение объёма газа, м3
  • V1 — начальный объём газа, м3
  • V2 — конечный объём газа, м3

Когда какую формулу применять

  • Первый закон термодинамики Q = ΔU + A применяйте, когда газ получает или отдаёт теплоту, изменяет внутреннюю энергию и совершает работу. При передаче теплоты газу Q > 0, при отдаче Q < 0.
  • При изохорном процессе объём постоянен, поэтому работа газа равна нулю и вся переданная теплота идёт на изменение внутренней энергии: Q = ΔU.
  • При изотермическом процессе идеального газа температура и внутренняя энергия не изменяются, поэтому Q = A.
  • При адиабатном процессе теплообмена нет (Q = 0). Если газ расширяется и совершает положительную работу, его внутренняя энергия уменьшается.
  • При изобарном процессе используйте A = p·(V2 - V1). Давление выражайте в паскалях, объём — в кубических метрах. При расширении A > 0, при сжатии A < 0.

Пример решения задачи

Газ получил количество теплоты 500 Дж и совершил работу 200 Дж. Определите изменение внутренней энергии газа.

Дано:

Q = 500 Дж

A = 200 Дж

ΔU — ?

Решение:

По первому закону термодинамики:

Q = ΔU + A.

Выразим изменение внутренней энергии:

ΔU = Q - A.

Подставим значения:

ΔU = 500 - 200 = 300 Дж.

Ответ: 300 Дж.

Формулы по физике 10 класс