Теплота и работа — изобарный, изохорный, изотермический и адиабатный процессы | Подготовка к MCAT...

Нужна помощь в подготовке к разделу «Физика» экзамена MCAT? Эксперт MedSchoolCoach, Кен Тао, расскажет обо всем, что вам нужно знать о теплоте и работе — изобарических, изохорических, изотермических и адиабатических процессах. Посмотрите это видео, чтобы получить все необходимые советы по подготовке к MCAT и успешно сдать этот раздел экзамена! Термодинамические законы относятся к так называемым системам и окружающей среде, но что именно они собой представляют? Термодинамическую систему сложно определить, поскольку она, по сути, представляет собой то, что мы определяем для данной задачи. Мы можем сказать, что наша интересующая нас система — это организм, контейнер с газом или даже автомобиль. По определению, все, что не является системой, называется окружающей средой. Теорема сохранения энергии предполагает, что энергия не создается и не уничтожается. Следовательно, если мы измеряем увеличение или уменьшение энергии системы, энергия должна быть получена из окружающей среды или потеряна в нее, соответственно. Передача энергии между системой и ее окружающей средой может быть описана передачей тепла и работы. Уравнение, описывающее это, выглядит так: , где ∆E представляет собой прирост или потерю энергии в системе. Температура пропорциональна энергии молекул в системе, поэтому температуру можно измерить, чтобы определить, получает или теряет система энергию. Q обозначает тепло, а W — работу. Тепло может поступать в систему, что мы определяем как положительное Q, или выходить из системы, что означает отрицательное Q. Работа не течет так, как тепло. Вместо этого изменение работы системы связано с изменением объема системы. Если объем системы увеличивается, молекулы в системе давят на стенки контейнера, расширяя систему. Следовательно, молекулы выделяют энергию, и система в целом теряет энергию. Если объем уменьшается, что-то внешнее по отношению к системе давит на систему, сжимая ее. Следовательно, за счет сжатия системы окружающей средой, система испытывает общее увеличение энергии. Если система уменьшается в объеме и получает энергию, мы можем сказать, что система совершила положительную работу (+W). Диаграммы зависимости давления от объема Когда в системе изменяются теплота и работа, давление и объем системы напрямую изменяются. Эти различия можно представить с помощью диаграммы зависимости давления от объема, которые бывают четырех типов в зависимости от типа произошедшего процесса: изобарическая, изохорическая, изотермическая или адиабатическая. На диаграмме зависимости давления от объема по оси x откладывается объем, а по оси y — давление. Чтобы определить работу, совершаемую над системой, необходимо вычислить площадь под кривой на PV-диаграмме. Работа равна силе, приложенной к объекту на определенном расстоянии, а сила равна давлению, приложенному к площади. Объединив идеи в этих уравнениях, мы получаем, что работа над системой равна давлению, приложенному к ней, деленному на ее объем (). Обратите внимание, что это уравнение дает площадь под кривой PV-диаграммы, поэтому вычисление этой площади является нашим методом определения работы, совершаемой над системой. Изобарические процессы Изобарический процесс — это процесс, происходящий при постоянном давлении. Например, рассмотрим поршень с молекулами газа внутри. Если в систему поступает тепло, то молекулы газа внутри системы движутся быстрее и оказывают большее давление на стенки контейнера. Большее давление внутри будет толкать поршень вверх, увеличивая объем системы. Этот процесс на PV-диаграмме представлен горизонтальной линией. Изохорные процессы Изохорные процессы — это процессы, происходящие при постоянном объеме. Если объем не может изменяться, работа над системой не может быть совершена. Методом исключения любое изменение энергии системы должно быть обусловлено подводом или отводом тепла от системы. На PV-кривой, поскольку объем постоянен, эти процессы представлены вертикальной линией, под которой нет площади. Изотермические процессы Изотермические процессы — это процессы, происходящие при постоянной температуре. Температура прямо пропорциональна энергии системы, поэтому энергия системы не должна изменяться (ΔE = 0 и Q + W = 0). Другими словами, любое тепло, добавленное в систему, должно быть компенсировано работой, совершаемой системой. MEDSCHOOLCOACH Чтобы посмотреть больше видеоуроков по подготовке к MCAT и получить доступ к планированию обучения, отслеживанию прогресса, карточкам для запоминания и банку вопросов, скачайте MCAT Prep от MedSchoolCoach Ссылка для iOS: https://play.google.com/store/apps/de... Ссылка для Apple: https://apps.apple.com/us/app/mcat-pr... #medschoolcoach #MCATprep #MCATstudytools