тіла, скажімо газу. Звідси зв'язок роботи зі зміною внутрішньої енергії. Можливо й зворотне перетворення.
Для того щоб отримати формальне вираження роботи, розглядають циліндр з рухомим поршнем. На довільному малій ділянці переміщення поршня робота дорівнює добутку сили на переміщення.
Робота позитивна, якщо напрямки сили і переміщення збігаються. Тому при стисненні газу робота зовнішніх сил позитивна, а при розширенні позитивну роботу здійснює газ.
Робота, що характеризує зміну теплового стану, сама залежить від температури. Звернути увагу учнів на це важливо тому, що саме різниця робіт при різних температурах лежить в основі дії теплової машини.
У випадках інших процесів залежність роботи від температури буде іншою, але так чи інакше робота при зміні теплового стану залежить від температури, оскільки від температури залежать і тиск газу, і його обсяг.
Говорячи про роботу в термодинаміці, мають на увазі як роботу, що здійснюються газом так і роботу зовнішніх сил. Слід зауважити, що рівність може бути зрозуміле учнями не цілком правильно. Це рівність слід начебто б з третього закону Ньютона, тобто з рівності сили, з якою газ діє на поршень, і сили, з якою поршень діє на газ. У цьому випадку рівність слід саме з третього закону. Однак під зовнішньою силою часто розуміють силу, що діє на поршень ззовні: зовнішній тиск, вантаж на поршні і т.п. Роботу саме такої сили зазвичай і називають роботою зовнішньої сили. Але рівність цієї зовнішньої сили і сили тиску газу може бути обумовлено вже не третій законом Ньютона, а другим, оскільки обидві сили прикладені до одному тілу (поршню) і рівні за умови, що поршень рухається без прискорення. Отже, рівність робіт A=-А 'припускає рівноважний процес.
Робота при одному і тому ж зміні стану, але чинена різними способами переходу з одного стану в інший, має різне значення.
Зміна стану системи під впливом зовнішніх впливів характеризується двома величинами: роботою і кількістю переданої теплоти. Співвідношення цих величин якраз і пов'язане з характером процесу.
Кількість теплоти
Поняттю кількості теплоти дається трактування, яка спирається на знання учнів, отримані ними в 8 класі. Це молекулярна трактування, що вимагає, однак, деякого розкриття та уточнення. Визначаючи кількість теплоти як міру зміни внутрішньої енергії, потрібно вказати, що кількість теплоти і внутрішня енергія не одне і те ж. Теплообмін означає передачу внутрішньої енергії одного тіла іншому, тобто перетворення енергії хаотичного руху молекул одного тіла в енергію хаотичного ж рухи молекул іншого тіла. У цьому сенсі при теплообміні немає перетворення однієї форми енергії в іншу її форму, як це має місце, коли відбувається робота, але є передача енергії. Саме факт передачі і кількість переданої енергії виражається кількістю теплоти. Кількість теплоти характеризує тепловий вплив одного тіла на інше, а не зміна стану цих тіл, яке виражається тільки внутрішньою енергією. У цьому відношенні кількість теплоти подібно (еквівалентно) механічної роботі. У результаті теплового впливу стан тіла (системи) змінюється, змінюється і його внутрішня енергія, але це зміна стану може бути неравнозначно тепловому впливу, як воно неравнозначно і одному тільки механічному впливу, оскільки зміна стану може бути викликано спільними і тепловим, і механічним впливами. Кількість теплоти збігається зі зміною внутрішньої енергії лише за умови, що механічний вплив відсутній, якщо зміну стану тіла обумовлено одним тільки тепловим впливом.
З іншого боку, теплообмін потрібно поставити в зв'язок з встановленням теплового рівноваги. Кількість теплоти тільки тому і може бути зрозуміле як міра зміни внутрішньої енергії, оскільки встановлено зв'язок між внутрішньою енергією і температурою. Теплообмін - це процес, мимовільно виникає при взаємодії тіл, що мають різну температуру, і завжди спрямований у бік вирівнювання температур, тобто до встановлення теплової рівноваги. В уявленнях молекулярної теорії це процес вирівнювання середньої кінетичної енергії молекул тіл, що знаходяться в тепловому контакті.
Кількість теплоти спочатку і виступає як величина, поставлена ??в зв'язок зі зміною температури при встановленні теплового рівноваги.
Кількість теплоти залежить не тільки від того, наприклад, на скільки градусів змінилася температура тіла, але і від того, за яких умов відбувалося це зміна температури.
Газові закони є якраз тими прикладами, на яких можна переконливо показати залежність кількості теплоти від умов протікання процесу.
Перший закон термодинаміки
Термодинаміка я...
