Термодинамика: внутренняя энергия, её законы и КПД тепловых двигателей
Как теплота, работа и энергия, скрытая внутри вещества, подчиняются небольшому набору мощных законов
Главная идея: Каждое тело хранит внутреннюю энергию в движении и расположении своих молекул. Изменить эту энергию можно лишь двумя способами — нагревая тело или совершая над ним работу. Термодинамика — это система учёта этой энергии: первый закон есть строгая бухгалтерия энергии, а второй закон утверждает, что у теплоты есть предпочтительное направление, которое ограничивает, насколько хорошо любой двигатель может превращать теплоту в полезную работу.
К концу вы сможете:
- дать определение внутренней энергии и вычислить её для идеального газа,
- рассчитать работу газа при расширении,
- применять первый закон термодинамики, ΔU = Q − A,
- сформулировать второй закон и объяснить, почему ни один двигатель не имеет КПД 100%,
- находить КПД теплового двигателя и предел Карно,
- описать, как работает холодильник и почему двигатели важны для экологии.