 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Математическая формулировка закона сохранения и превращения энергии.
Этот закон является всеобщим законом природы. Сформулируем его в математическом виде. Каждое тело имеет внутреннюю энергию U и кинетическую энергию E, которые в сумме составляют полную энергию тела E. В полную энергию тела не входит потенциальная энергия тела, так как она связана не с движением, а только с работой внешних объемных сил особого класса (обладающих потенциалом), например, массовых сил тяготения или сил электростатического поля. E=U+E (4.1) Если DE=–DA. (4.2) ЗдесьDE — изменение полной энергии тела, равное DE=E2–E1=DU+DE=U2+E2–U1–E1. Здесь DA —изменение полной энергии внешней среды DA=A2–A1. Знаки минус указывают в формуле (4.2) на то, что при возрастании энергии тела E энергии внешней среды А убывает. Так как DE+DA=0, То D(E+A)=0 или E+A=const. (4.3) Сумма энергии тела и внешней среды остается величиной постоянной при любом обмене энергией между ними. Это — формулировка закона сохранения энергии. Пусть данное тело и внешняя среда образует замкнутую систему тел. Закон сохранения энергии для замкнутой системы формулируется так: энергия замкнутой системы тел остается постоянной при любом обмени энергии между ее частями. Рассмотрим формулировку закона сохранения энергии в случае ее превращения из одних видов в другие. Изменение энергии внешней среды представим следующим образом:
Здесь Знак минус указывает на то, что если работа внешних обобщенных сил положительна (в этом случае энергия от внешней среды подводится к данному телу), то энергия внешней среды уменьшается. Поэтому равенство (4.2) можно записать в виде
Разделим эту сумму на две части: на энергию, подводимую от внешней среды (или отводимую во внешнюю среду ) в форме теплоты (тепловой энергии Получим
здесь тепловая энергия
нетепловая энергия, т.е. сумма всех видов работ внешних поверхностных и объемных сил
Различают объемные силы: тяготения, электрические, магнитные и др. К ним относится: механическая работа, например, внешних поверхностных сил — давления, трения; работа внешних объемных сил — массовых сил тяжести и др. Кроме того, сюда входит также немеханическая работа, например внешних электрических магнитных и других внешних немеханических поверхностных и объемных сил. Примечание 4.1. При наличии трения здесь имеется тонкость: внешние силы производят (например, в мешалках Джоуля) механическую работу, а система (жидкость в сосуде) вследствие трения получает ее в форме теплоты. В теплотехнике учитывают энергию, подводимую к системе в результате работы сил в конечной ее форме, т.е. в форме теплоты. Для бесконечно малых изменений равенство (4.5) можно переписать в виде
или
Используя равенство (4.6), можно теперь сформулировать закон сохранения и превращения энергии. Вся подведенная к телу (отведенная от тела ) тепловая и нетепловая энергия идет на изменение его полной энергии. Из равенства (4.7) видно, что в процессе превращения энергии подведенная к телу (отведенная от тела) энергия может изменить как любую из составляющих полной энергии тела отдельно, так и обе составляющие вместе. Формулируя закон сохранения и превращения энергии в виде (4.6), нельзя не указать на одну трудность, которая лежала на пути признания этого закона. В утверждение этого закона о том, что энергия не возникает из ничего, можно было поверить. Однако поверить в то, что энергия не может исчезать, было непросто. На каждом шагу человек видел, что безвозвратно исчезает энергия: после выключения двигателя любая машина останавливается, т. е. исчезает кинетическая энергия движущихся частей двигателя и машины; тепло всегда рассеивается в пространстве и т. п. И все же мы говорим о сохранении энергии. Этот парадокс был решен лишь тогда, когда стало ясно, что все тела состоят из частиц, тепловая энергия связана с движением этих частиц и что «исчезающая» на первый взгляд энергия в конце концов переходит в энергию теплового движения частиц окружающей среды. На основании закона сохранения и превращения энергии можно показать, что вечный двигатель первого рода невозможен. Под двигателем в термодинамики понимают любую циклически работающую тепловую машину. Требование цикличности здесь является необходимым Действительно, рассмотрев цикл любого двигателя, можно убедиться, что в конце цикла рабочее тело двигателя вернется в исходное (начальное) состояние. Все параметры, например, скорость точек рабочего тела W, а также все его функции состояния, в том числе внутренняя энергия тела U, примут начальные значения. Поэтому изменение внутренней и кинетической энергии, т. е. полной энергии тела, за весь цикл будет равно нулю
Возьмем интеграл вдоль кривой цикла от левой и правой частей равенства (4.7). Получим
Учитывая (4.8), имеем
Отсюда
или
Здесь индекс «ц» внизу означает изменение соответствующей величины за цикл, Таким образом, из равенства (4.9) следует, что не может быть тепловой машины, которая совершала бы полезную работу без подвода к ней тепловой энергии извне.
|
— полная энергия внешней среды, то закон сохранения энергии утверждает, что полную энергию тела можно изменить только за счет изменения энергии внешней среды:
(4.4)
— обобщенная сила; 
— обобщенное перемещение (координата); 
— сумма работы всех обобщенных сил внешней среды.
), и энергию в форме работы внешних сил (нетепловой энергии), так как только в этих двух формах происходит любой обмен энергией.
(4.5)
(4.6)
(4.7)
(4.8)
(4.9)
означает работу внешних сил, знак «минус» пред символом этой работы означает, что работа производится против внешних сил. Отсюда следует что вечный двигатель первого рода невозможен, ибо, как следует из равенства (4.9), в циклически работающий тепловой машине работа против внешних сил может быть совершена только за счет тепловой энергии, подведенной к рабочему телу извне же.