1 00:00:01,236 --> 00:00:03,866 Дотук видя първия закон на термодинамиката. 2 00:00:03,866 --> 00:00:05,367 Това казва той. 3 00:00:05,367 --> 00:00:06,600 Да видим как го използваш. 4 00:00:06,600 --> 00:00:08,733 Да разгледаме този определен пример. 5 00:00:08,733 --> 00:00:10,900 Да кажем, че имаш тази задача 6 00:00:10,900 --> 00:00:14,666 и тя казва, че 60 джаула работа е извършена върху газ 7 00:00:14,666 --> 00:00:18,933 и газът губи 150 джаула топлина към околната си среда. 8 00:00:18,933 --> 00:00:21,000 Каква е промяната във вътрешната енергия? 9 00:00:21,000 --> 00:00:22,633 Ще използваме първия закон. 10 00:00:22,633 --> 00:00:24,466 Това ще ни позволи да определим първият закон. 11 00:00:24,466 --> 00:00:28,233 Промяната във вътрешната енергия ще е равна 12 00:00:28,233 --> 00:00:30,666 на количеството топлина, която бива добавена към газа. 13 00:00:30,666 --> 00:00:32,600 Да видим, топлина, добавена към газа. 14 00:00:32,600 --> 00:00:36,614 Това ни казва, че газът губи 150 джаула топлина 15 00:00:36,614 --> 00:00:37,934 към околната си среда. 16 00:00:37,934 --> 00:00:40,368 Това означава, че топлина е излязла от газа, 17 00:00:40,368 --> 00:00:42,900 топлина е напуснала газа. 18 00:00:42,900 --> 00:00:45,299 Това трябва да е било поставено в по-хладна среда, 19 00:00:45,299 --> 00:00:47,000 за да може топлината да излезе. 20 00:00:47,000 --> 00:00:49,260 Това губи 150 джаула. 21 00:00:49,260 --> 00:00:51,466 И много хора просто поставят 150 тук. 22 00:00:51,466 --> 00:00:53,667 Трябва да е -150, 23 00:00:53,667 --> 00:00:55,967 понеже Q тук представлява топлината, добавена към газа, 24 00:00:55,967 --> 00:00:58,870 ако изгубиш 150 джаула, това е -150. 25 00:00:58,870 --> 00:01:02,633 И после плюс... добре, колко работа е била извършена. 26 00:01:02,633 --> 00:01:05,466 Тук ни казват, че 60 джаула работа е извършена върху газ. 27 00:01:05,466 --> 00:01:08,666 Това е работата, извършена върху газа. 28 00:01:08,666 --> 00:01:10,984 Това означава, че е положителен принос 29 00:01:10,984 --> 00:01:12,052 към вътрешната енергия. 30 00:01:12,052 --> 00:01:14,836 Това е енергията, която добавяш към газа. 31 00:01:14,836 --> 00:01:18,366 60 джаула трябва да е положително 32 00:01:18,366 --> 00:01:23,366 и това е плюс извършената работа, +60 джаула. 33 00:01:23,433 --> 00:01:27,666 Сега можем да открием, че промяната във вътрешната енергия ще е 34 00:01:27,666 --> 00:01:30,100 -90 джаула. 35 00:01:30,100 --> 00:01:31,169 Но защо ни интересува? 36 00:01:31,169 --> 00:01:32,853 Защо ни интересува промяната 37 00:01:32,853 --> 00:01:34,200 във вътрешната енергия на газа? 38 00:01:34,200 --> 00:01:35,666 Тук има нещо важно. 39 00:01:35,666 --> 00:01:40,166 Дали ще е едноатомна, или двуатомна, или триатомна молекула, 40 00:01:40,166 --> 00:01:44,000 вътрешната енергия на газа винаги е пропорционална 41 00:01:44,000 --> 00:01:45,467 на температурата. 42 00:01:45,467 --> 00:01:47,667 Това озачава, че ако температурата се увеличи, 43 00:01:47,667 --> 00:01:49,366 вътрешната енергия се увеличава. 44 00:01:49,366 --> 00:01:51,866 И също означава, че ако вътрешната енергия се увеличи, 45 00:01:51,866 --> 00:01:53,100 температурата се увеличава. 46 00:01:53,100 --> 00:01:55,633 Едно нещо, което можем да кажем, 47 00:01:55,633 --> 00:01:58,933 като погледнем това е, че промяната във вътрешната енергия беше отрицателна. 48 00:01:58,933 --> 00:02:02,266 Това означава, че енергията спадна с 90 джаула. 49 00:02:02,266 --> 00:02:06,286 Като цяло, когато всичко бъде извършено, този газ е изгубил 50 00:02:06,286 --> 00:02:08,300 90 джаула вътрешна енергия. 51 00:02:08,300 --> 00:02:09,766 Това означава, че температурата е спаднала. 52 00:02:09,766 --> 00:02:12,400 Това означава, че газът ще е по-хладен, 53 00:02:12,400 --> 00:02:15,151 когато приключиш този процес в сравнение с началото. 54 00:02:15,151 --> 00:02:18,200 Въпреки че добави 60 джаула енергия от работа, 55 00:02:18,200 --> 00:02:20,966 той изгуби 150 джаула топлинна енергия. 56 00:02:20,966 --> 00:02:22,167 Това е сумарна загуба. 57 00:02:22,167 --> 00:02:23,567 Температурата ще намалее. 58 00:02:23,567 --> 00:02:25,833 Това е важен ключов факт. 59 00:02:25,833 --> 00:02:27,333 Каквото прави вътрешната енергия, 60 00:02:27,333 --> 00:02:28,866 това ще прави температурата. 61 00:02:28,866 --> 00:02:31,766 И това е логично, тъй като знаем, че увеличение 62 00:02:31,766 --> 00:02:35,633 във вътрешната енергия означава увеличение в 63 00:02:35,633 --> 00:02:37,733 транслационната кинетична енергия, ротационната кинетична енергия, 64 00:02:37,733 --> 00:02:39,200 вибрационната енергия. 65 00:02:39,200 --> 00:02:42,733 Температурата също е мярка за вътрешната енергия. 66 00:02:42,733 --> 00:02:45,302 Забележи, че не можем да кажем точно колко 67 00:02:45,302 --> 00:02:46,633 е спаднала температурата. 68 00:02:46,633 --> 00:02:48,666 Това е загуба от 90 джаула, 69 00:02:48,666 --> 00:02:52,033 но това не означава загуба на 90 градуса. 70 00:02:52,033 --> 00:02:53,100 Тези са пропорционални. 71 00:02:53,100 --> 00:02:54,300 Не са равни. 72 00:02:54,300 --> 00:02:55,933 Ако сляза с 90 джаула, това не означава, 73 00:02:55,933 --> 00:02:57,767 че слизам с 90 градуса. 74 00:02:57,767 --> 00:03:00,400 Ще трябва да знам повече за състава на газа, 75 00:03:00,400 --> 00:03:01,567 за да направя това. 76 00:03:01,567 --> 00:03:02,566 Но вътрешната енергия 77 00:03:02,566 --> 00:03:04,702 и температурата са пропорционални. 78 00:03:04,702 --> 00:03:06,033 Да опитаме с друга задача. 79 00:03:06,033 --> 00:03:10,666 Да кажем, че газът е започнал с 200 джаула вътрешна енергия 80 00:03:10,666 --> 00:03:13,533 и докато добавяш 180 джаула топлина към газа, 81 00:03:13,533 --> 00:03:15,733 газът извършва 70 джаула работа. 82 00:03:15,733 --> 00:03:18,133 Каква е крайната вътрешна енергия на газа? 83 00:03:18,133 --> 00:03:21,600 Добре, промяната във вътрешната енергия 84 00:03:21,600 --> 00:03:24,467 е равна на Q. 85 00:03:24,467 --> 00:03:27,233 Да видим, газът започва с 200 джаула вътрешна енергия. 86 00:03:27,233 --> 00:03:28,466 Това не е топлина. 87 00:03:28,466 --> 00:03:30,100 Докато добавяш 180 джаула топлина, 88 00:03:30,100 --> 00:03:33,200 ето, + или -180 трябва да е? 89 00:03:33,200 --> 00:03:34,000 Ще е положително. 90 00:03:34,000 --> 00:03:36,267 Добавяш топлина към тази система. 91 00:03:36,267 --> 00:03:40,490 +180 джаула топлина биват добавени 92 00:03:40,490 --> 00:03:43,600 плюс количеството работа, извършено върху газа. 93 00:03:43,600 --> 00:03:46,602 И ни казват, че газът извършва 70 джаула работа. 94 00:03:46,602 --> 00:03:50,266 Повечето хора просто ще кажат: "Добре, 70 джаула, 95 00:03:50,266 --> 00:03:51,600 ето..." 96 00:03:51,600 --> 00:03:52,833 Но това е погрешно. 97 00:03:52,833 --> 00:03:56,400 Това е погрешно, понеже това е колко работа извършва газът. 98 00:03:56,400 --> 00:03:58,696 Това W тук с положителния знак представлява 99 00:03:58,696 --> 00:04:01,400 колко работа е извършена върху газа. 100 00:04:01,400 --> 00:04:03,653 Ако газът извърши 70 джаула работа, 101 00:04:03,653 --> 00:04:07,067 -70 джаула работа са били извършени върху газа. 102 00:04:07,067 --> 00:04:08,700 Трябва доста да внимаваш тук. 103 00:04:08,700 --> 00:04:10,600 Можем да намерим промяната във вътрешната енергия. 104 00:04:10,600 --> 00:04:15,600 В този случай тя ще е равна на +110 джаула. 105 00:04:15,633 --> 00:04:17,367 Но това не е отговорът ни. 106 00:04:17,367 --> 00:04:18,933 Въпросът ни пита за 107 00:04:18,933 --> 00:04:21,266 крайната вътрешна енергия на газа. 108 00:04:21,266 --> 00:04:23,300 Това не е крайната вътрешна енергия на газа. 109 00:04:23,300 --> 00:04:27,117 Това е количеството, с което вътрешната енергия се е променила. 110 00:04:27,117 --> 00:04:29,300 Знаем, че вътрешната енергия се е увеличила, 111 00:04:29,300 --> 00:04:30,300 понеже това е положително 112 00:04:30,300 --> 00:04:32,266 и това е промяна във вътрешната енергия. 113 00:04:32,266 --> 00:04:35,366 Вътрешната енергия се е увеличила със 110 джаула. 114 00:04:35,366 --> 00:04:37,800 Това означава, че температурата също ще се увеличи. 115 00:04:37,800 --> 00:04:39,900 Каква е крайната вътрешна енергия на газа? 116 00:04:39,900 --> 00:04:43,400 Ако вътрешната енергия се увеличава със 110 джаула 117 00:04:43,400 --> 00:04:46,367 и газът е започнал с 200 джаула, 118 00:04:46,367 --> 00:04:50,167 знаем, че крайната вътрешна енергия, U крайна, 119 00:04:50,167 --> 00:04:54,666 ще е 200 + 110 е 310, 120 00:04:54,666 --> 00:04:57,133 или, ако искаш много внимателно да направиш това, 121 00:04:57,133 --> 00:04:58,300 можеш да го разпишеш. 122 00:04:58,300 --> 00:05:03,300 Делта U, това можем да кажем, че е U крайна - U начална. 123 00:05:03,333 --> 00:05:05,233 Това означава делта U. 124 00:05:05,233 --> 00:05:07,666 U крайна е това, което искаме да намерим. 125 00:05:07,666 --> 00:05:11,034 Минус U начална е 200. 126 00:05:11,034 --> 00:05:14,466 200 джаула беше началната енергия на газа. 127 00:05:14,466 --> 00:05:17,233 И е равно на – това е промяната и това открихме, 128 00:05:17,233 --> 00:05:19,200 110 джаула. 129 00:05:19,200 --> 00:05:21,200 Сега намери U крайна. 130 00:05:21,200 --> 00:05:24,333 Ще добавиш 200 към двете страни и отново ще получиш 131 00:05:24,333 --> 00:05:29,181 310 джаула за крайната вътрешна енергия на газа. 132 00:05:29,766 --> 00:05:30,766 Нека разгледаме още една. 133 00:05:30,766 --> 00:05:33,150 Да кажем, че имаш тази задача на тест и ти казват, 134 00:05:33,150 --> 00:05:35,967 че 40 джаула работа са били извършени върху газ 135 00:05:35,967 --> 00:05:39,015 и вътрешната енергия намаляво със 150 джаула. 136 00:05:39,015 --> 00:05:41,700 Каква е била стойността на топлината, добавена към газа? 137 00:05:41,700 --> 00:05:44,633 Забележи, че този път не търсим вътрешната енергия 138 00:05:44,633 --> 00:05:46,167 или промяната във вътрешната енергия. 139 00:05:46,167 --> 00:05:47,500 Опитваме да намерим топлината. 140 00:05:47,500 --> 00:05:49,500 Какво е топлината? Тя е Q. 141 00:05:49,500 --> 00:05:51,366 Този път ще въведем другите две 142 00:05:51,366 --> 00:05:52,600 и ще намерим Q. 143 00:05:52,600 --> 00:05:53,500 Какво знаем? 144 00:05:53,500 --> 00:05:56,833 40 джаула работа са извършени върху газ, 145 00:05:56,833 --> 00:05:59,867 така че тази работа трябва да е +40, 146 00:05:59,867 --> 00:06:03,367 понеже това е работата, извършена върху газа, а не от газа. 147 00:06:03,367 --> 00:06:06,466 И ззнаем, че вътрешната енергия намалява със 150 джаула. 148 00:06:06,466 --> 00:06:08,266 Това означава, че вътрешната енергия 149 00:06:08,266 --> 00:06:10,066 трябва да е -150. 150 00:06:10,066 --> 00:06:12,567 Ако въведа тук делта U, 151 00:06:12,567 --> 00:06:15,400 тъй като вътрешната ми енергия е намаляла със 150, 152 00:06:15,400 --> 00:06:18,133 делта U ще е -150. 153 00:06:18,133 --> 00:06:19,466 Не знаем Q, 154 00:06:19,466 --> 00:06:21,366 така че просто ще поставя променлива тук. 155 00:06:21,366 --> 00:06:22,400 Не знам Q. 156 00:06:22,400 --> 00:06:23,566 Ще поставя Q тук. 157 00:06:23,566 --> 00:06:24,833 Ще наименувам това, което не знам, 158 00:06:24,833 --> 00:06:25,766 и ще го намеря. 159 00:06:25,766 --> 00:06:28,100 Плюс извършената работа. 160 00:06:28,100 --> 00:06:31,133 Знаем, че извършената работа била 40 джаула и че е +40. 161 00:06:31,133 --> 00:06:34,066 +40, понеже работа е била извършена върху газа. 162 00:06:34,066 --> 00:06:35,633 Сега можем да намерим Q. 163 00:06:35,633 --> 00:06:36,766 Количеството топлина. 164 00:06:36,766 --> 00:06:40,200 Стойността на добавената към газа топлина ще е – 165 00:06:40,200 --> 00:06:42,933 ако преместя 40 тук, изваждам го от двете страни, 166 00:06:42,933 --> 00:06:46,169 получавам -190 джаула. 167 00:06:46,169 --> 00:06:49,100 Това означава, че много топлина е напуснала. 168 00:06:49,100 --> 00:06:52,166 190 джаула топлина са напуснали системата, 169 00:06:52,166 --> 00:06:54,633 за да накарат вътрешната енергия 170 00:06:54,633 --> 00:06:56,966 да слезе със 150 джаула. 171 00:06:56,966 --> 00:06:57,801 И това е логично. 172 00:06:57,801 --> 00:06:59,500 40 джаула топлина са били добавени. 173 00:06:59,500 --> 00:07:01,566 Но ни казват, че вътрешната енергия е спаднала. 174 00:07:01,566 --> 00:07:03,733 Това означава, че топлината трябва да отнеме 175 00:07:03,733 --> 00:07:07,933 не само 40-те, които добавяш, но още 150, 176 00:07:07,933 --> 00:07:12,033 за да накара енергията като цяло да намалее, така че отнетата топлина 177 00:07:12,033 --> 00:07:15,200 трябва да е -190 джаула. 178 00:07:15,200 --> 00:07:16,633 Добре, това бяха няколко примера 179 00:07:16,633 --> 00:07:18,433 за използване на първия закон. 180 00:07:18,433 --> 00:07:20,613 По същество, трябва да внимаваш 181 00:07:20,613 --> 00:07:21,900 с "+" и "-" знаците. 182 00:07:21,900 --> 00:07:23,933 Трябва да помниш какви са тези неща, 183 00:07:23,933 --> 00:07:27,000 че Q е топлината, W е работата, 184 00:07:27,000 --> 00:07:29,000 делта U е промяната във вътрешната енергия, 185 00:07:29,000 --> 00:07:31,700 което, не забравяй, също ти дава представа 186 00:07:31,700 --> 00:07:33,903 какво се случва с температурата.