Первый закон термодинамики = Закон сохранения энергии, внутренняя энергия, тепло, работа, энтальпия, энтропия
- Энергия не может быть создана или уничтожена (закон сохранения энергии), она лишь переходит из одного вида в другой в различных физических процессах. Отсюда следует, что внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной.
- Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.
- Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход.
- Изменение внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты, переданной системе, и работой, совершенной системой над внешними силами.
Первый закон термодинами гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена. Таким образом, энергия системы (замкнутой) — постоянна.
Тем не менее, энергия может быть передана от одного элемента системы другому. Рассмотрим замкнутую систему, изолированную от остальных. Передача энергии между различными подсистемами в ней может быть описана как :
- E1 = E2
- где
- E1 = начальная энергия
- E2 = конечная энергия
Внутрення энергия (в термодинамике) включает :
- Кинетическую энергию движения атомов
- Потенциальную энергию хранящуюся в химических связях
- Гравитационную энергию системы
Первый закон является основой для термодинамической науки и инженерного анализа.
Базируется на возможных типах обмена (энергии), ниже приведены 3 типа систем:
- пред — изолированные системы (isolated systems): отсутствует обмен элементами системы или энергией
- закрытые системы (closed systems): отсутствует обмен элементами системы, но присутствует некоторый обмен энергией
- открытые системы (open systems): возможен обмен как элементами системы, так и энергией
Первый закон термодинамики помогает использовать ключевые концепции внутренней энергии (internal energy), тепла (heat), и работы системы (system work). которые широко используются в описании тепловых систем (heat engines).
- Внутренняя энергия ( Internal Energy) — Внутренняя энергия определяется как энергия случайных, находящихся в неупорядченном движении молекул. Энергия молекул находится в диапазоне от высокой, необходимой для движения, до заметной лишь с помощью микроскопа энергии на молекулярном или атомном уровне. Например, у стакана с водой комнатной температы, стоящего на столе нет, на первый взгляд, никакой энергии: ни кинетической, ни потенциальной относительно стола. Но, с помощью микроскопа становится заметна «бурлящая» масса быстро двигающихся молекул. Если выплеснуть воду из стакана, эта микроскопическая энергия не обязательно заметно изменится, когда мы усредним добавленную кинетическую энергию на все молекулы воды.
- Тепло — Тепло может быть определено, как энергия, передаваемая от объекта с более высокой температурой к объекту с менее высокой температурой. Сам по себе объект не обладает «теплом»; соответствующий термин для микроскопической энергии объекта — внутренняя энергия. Внутренняя энергия может увеличиваться путем переноса энергии к объекту от объекта, имеющего температуру выше — этот процесс называется нагревом.
- Работа — Когда работа совершается термодинамической системой (чаще всего это газ, который совершает работу), то работа совершенная газом при постоянном давлении определяется как : W = p dV, где W — работа, p — давление, а dV -изменение объема. В случаях когда давление не является постоянным, работа может быть представлена интегральным образом, как площадь поверхности под кривой в координатах давление, объем, которые представляют происходящий процесс.
Изменение внутренней энергии системы равно теплу (добавленному системе) минус работа, совершенная системой
- dE = Q — W
- где
- dE = изменение внутренней энергии
- Q = добавленное тепло
- W =работа системы
1й закон не дает информации о характере процесса и не определяет конечного состояния равновесия. Интуитивно мы понимаем, что энергия переходит от объекта с более высокой температурой к объекту с менее высокой температурой. Таким образом, 2й закон нам нужен для получения информации о характере процесса.
Энтальпия —
- это «термодинамический потенциал » используемый в химической термодинамике реакций и не циклических процессов.
- однозначная функция состояния термодинамической системы при независимых параметрах энтропии и давления, связана с внутренней энергией соотношением, приведенным ниже.
- это свойство вещества, указывающее количество энергии, которую можно преобразовать в теплоту.
Энтальпия определяется как:
- H = U + PV
- где
- H = энтальпия
- U = внутренняя энергия
- P = давление
- V = объем системы
- При постоянном давлении изменение энтальпии равно количеству теплоты, подведенной к системе, поэтому энтальпию часто называют тепловой функцией или теплосодержанием. В состоянии термодинамического равновесия энтальпия системы минимальна.
- Энтальпия является точно измеряемым параметром, когда определены способы выражения трех других поддающихся точному определению параметров формулы выше.
Энтропия.
Термин «энтропия» — величина, характеризующая степень неопределенности системы. Однако, в термодинамике это понятие используется для определения связанной энергии системы. Энтропия определяет способность одной системы влиять на другую. Когда объекты пересекают нижнюю границу энергетического уровня необходимого для воздействия на окружающую среду, энтропия возрастает. Энтропия тесно связана со вторым законом термодинамики.
Энтропия (обычно обозначается S), функция состояния термодинамической системы, изменение которой dS в равновесном процессе равно отношению количества теплоты dQ, сообщенного системе или отведенного от нее, к термодинамической температуре Т системы.
в символьном виде записывается, как
- dS=(dQ)/T
- где
- dS — изменение энтропии термодинамической системы
- dQ — количество теплоты, сообщенное системе
- T — термодинамическая температура системы
Неравновесные процессы в изолированной системе сопровождаются ростом энтропии, они приближают систему к состоянию равновесия, в котором S максимальна (закон неубывания энтропии). Для вселенной в целом энтропия возрастает.
Источник: https://dpva.ru/Guide/GuidePhysics/GuidePhysicsHeatAndTemperature/Thermodynamics/TheFirstLawOfThermodynamics/
Превращение энергии: закон сохранения энергии
Представьте себе ревущий водопад. Грозно шумят мощные потоки воды, искрятся на солнце капли, белеет пена. Красиво, не правда ли?
А как вы считаете, обладает ли эта несущаяся вниз стихия энергией? Никто не будет спорить с тем, что да. А вот какой энергией будет обладать вода – кинетической или потенциальной? И вот тут оказывается, что ни первый, ни второй варианты ответа не будут верны. А верным окажется ответ – падающая вниз вода обладает обоими видами энергии.
То есть, одно и то же тело может обладать обоими видами энергии. Их сумму называют полной механической энергией тела: E=E_к+E_п. Более того, вода в данном случае не только обладает обоими видами энергии, но их величина меняется по ходу движения воды. Когда наша вода находится в верхней точке водопада и еще не начала падать, то она обладает максимальным значением потенциальной энергии.
Кинетическая же энергия в данном случае равна нулю. Когда вода начинает падать вниз, у нее появляется кинетическая энергия движения. По ходу движения вниз потенциальная энергия уменьшается, так как уменьшается высота, а кинетическая, наоборот, возрастает, так как увеличивается скорость падения воды. То есть, происходит превращение одного вида энергии в другой.
При этом полная механическая энергия сохраняется. В этом и заключается закон сохранения и превращения энергии.
Закон сохранения полной механической энергии
Закон сохранения полной механической энергии гласит: полная механическая энергия тела, на которое не действуют силы трения и сопротивления, в процессе его движения остается неизменной. Когда же присутствует, например, трение скольжения, тело вынуждено тратить часть энергии на его преодоление, и энергия, естественно будет уменьшаться. Поэтому в реальности, при передаче энергии практически всегда существуют потери, которые приходится учитывать.
Закон сохранения энергии можно представить в виде формулы. Если мы обозначим начальную и конечную энергию тела как E_1 и E_2, то закон сохранения энергии можно выразить так: E_1=E_2. В начальный момент времени тело имело скорость v_1 и высоту h_1:
E_1=(mv_12)/2+mgh_1.
В конечный момент времени со скоростью v_2 на высоте h_2 энергия
E_2=(mv_22)/2+mgh_2.
В соответствии с законом сохранения энергии:
(mv_12)/2+mgh_1=(mv_22)/2+mgh_2.
Если мы знаем начальные значения скорости и энергии, то мы можем высчитать конечную скорость на высоте h, или, наоборот, найти высоту, на которой тело будет иметь заданную скорость. При этом масса тела не имеет значения, так как она сократится из уравнения.
Энергия также может передаваться от одного тела к другому. Так, например, при выпуске стрелы из лука потенциальная энергия тетивы, превращается в кинетическую энергию летящей стрелы.
Нужна помощь в учебе?
Предыдущая тема: Энергия: потенциальная и кинетическая энергия
Следующая тема: Тепловое движение: внутренняя энергия
Источник: http://www.nado5.ru/e-book/prevrazchenie-odnogo-vida-mekhanicheskoi-ehnergii-v-drugoi
I. Механика
Полная механическая энергия замкнутой системы тел остается неизменной
Закон сохранения энергии можно представить в виде
Если между телами действуют силы трения, то закон сохранения энергии видоизменяется. Изменение полной механической энергии равно работе сил трения
Рассмотрим свободное падение тела с некоторой высоты h1. Тело еще не движется (допустим, мы его держим), скорость равна нулю, кинетическая энергия равна нулю. Потенциальная энергия максимальная, так как сейчас тело находится выше всего от земли, чем в состоянии 2 или 3.
В состоянии 2 тело обладает кинетической энергией (так как уже развило скорость), но при этом потенциальная энергия уменьшилась, так как h2 меньше h1. Часть потенциальной энергии перешло в кинетическую.
Состояние 3 — это состояние перед самой остановкой. Тело как бы только-только дотронулось до земли, при этом скорость максимальная. Тело обладает максимальной кинетической энергией. Потенциальная энергия равна нулю (тело находится на земле).
Полные механические энергии равны между собой , если пренебрегать силой сопротивления воздуха. Например, максимальная потенциальная энергия в состоянии 1 равна максимальной кинетической энергии в состоянии 3.
А куда потом исчезает кинетическая энергия? Исчезает бесследно? Опыт показывает, что механическое движение никогда не исчезает бесследно и никогда оно не возникает само собой. Во время торможения тела произошло нагревание поверхностей. В результате действия сил трения кинетическая энергия не исчезла, а превратилась во внутреннюю энергию теплового движения молекул.
При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает, а только превращается из одной формы в другую.
Главное запомнить
1) Суть закона сохранения энергии
Общая форма закона сохранения*
Общая форма закона сохранения и превращения энергии имеет вид
Изучая тепловые процессы, мы будем рассматривать формулу
При исследовании тепловых процессов не рассматривается изменение механической энергии, то есть
В механике процессы теплопередачи не принимают во внимание, то есть . Если рассматривается физическая система замкнутая, то , получим . А если в замкнутой системе действуют только консервативные силы, то и приходим к формулировке: полная механическая энергия замкнутой системы тел, в которой действуют только консервативные силы, сохраняется.
Источник: http://fizmat.by/kursy/zakony_sohranenija/sohranenie_jenergii
Как погасить энергию конфликта? Три самых важных навыка сотрудника ИТ–подразделения
Моя задача – рассказать об энергии конфликта, о том, как сохранить спокойствие. Этот тренинг был разработан для сотрудников компании Service Desk, но думаю, что для сотрудников всех остальных подразделений он тоже подойдет, поскольку и в личной жизни эта информация нам тоже очень хорошо помогает.
Сейчас мы рассмотрим основной закон конфликтологии, работу с инцидентами, и работу с провокационными вопросами.
Коротко о себе. Я являюсь основателем Института публичных выступлений и Конфликтологии, преподаю в Останкино. Конфликтологией занимаюсь последние четыре года, а по профессии – социальный психолог. Я тот человек, который когда-то стукнул своего начальника по лицу. С этого началось мое занятие конфликтологией.
Я могу сказать о себе, что я тренер тренеров FIFA. Оргкомитет FIFA в работе с провокационными вопросами тренировала именно я в Останкино. В телешоу «Дом-2» тоже я работаю. Все-таки я преподаю в Останкино, поэтому все телеведущие проходят у меня либо повышение квалификации, либо я их обучаю перед тем, как им выходить в эфир. Все остальные мои регалии описаны, не буду их перечислять.
Главный закон конфликтологии
Какой самый главный закон конфликтологии необходимо знать специалисту IT-подразделения и любому специалисту?
Первое, что нам нужно знать, – в любой ситуации надо сохранять спокойствие. Особенно в работе с юзерами. Я прекрасно понимаю, как они вас бесят. Я тот самый пользователь, который вас бесит, который задает глупые вопросы, который тратит очень много времени у техподдержки. Но самый первый закон работы в конфликте – это сохранение спокойствия.
Когда я рассказываю про этот закон, а я уже обучила более 5 тысяч человек, я понимаю, что у людей после него меняется жизнь. Надеюсь, что и ваша изменится. Если не изменится, будем над этим работать.
Что нужно знать для сохранения спокойствия?
Любое обвинение человека, любое оскорбление, которое он хочет вам нанести, любые обидные слова к вам лично не имеют никакого отношения. Все, что делают люди, – ходят и кричат миру о своей боли. И носят с собой внутренний конфликт. Каждый внешний конфликт – это проекция внутреннего конфликта, который есть внутри человека. Он разгорается, и к вам он не имеет никакого отношения.
Например, очень многие из тех, кто работает с пользователями, с клиентами слышали такие обвинения: «Да ты кто вообще? Да вы вообще не профессионалы!» или «Да что вы можете? Ваша компания вечно все задерживает, ничего не делает, никакие обещания не исполняет!» и так далее. В эту секунду у нас внутри появляется разумное возмущение: «Как ты можешь об этом так говорить? Я профессионал! Я 25 лет на рынке! Мы всегда выполняем свои обязательства! И как ты посмел такое сказать?». Возмущение закипает.
Или на улице кто-то подошел, начал кричать, что ты тормоз, ты не видишь куда едешь, правила нарушил. У нас возмущение закипает, и это нормально: нас обидели, нам хочется возмутиться.
Но все, что говорит вам человек в эмоциональном состоянии, все, что он хочет вам сказать, к вам лично не имеет никакого отношения.
Сейчас представьте себе все те же ситуации, но поменяйте слово «ты» на слово «я». Подходит к вам человек и орёт громко «Я не профессионал, я тормоз, я не вижу, куда еду, я все время нарушаю обязательства». Я чувствую, что вам понравилось.
Классно же? Вам же не хочется меня ударить, не хочется возмущаться. И каждый раз когда человек подходит к вам в таком эмоциональном состоянии, каждый раз когда он на вас пытается вылить свою агрессию, каждый раз когда он вам о чем-то кричит, он считает себя виноватым.
И чем эмоциональнее он говорит, тем больше чувство вины.
Девушки, которых здесь мало, но они есть, сразу поймут. Свекровь приходит и говорит: «Ты плохая хозяйка». И теперь вы знаете, кто на самом деле плохая хозяйка. Круто, да? Мальчики, для вас то же самое: и вы уже понимаете, если что-то кто-то говорит, что это означает.
А когда вы сохраняете спокойствие, вы можете дальше продолжать любой диалог, вы можете дальше продолжать абсолютно любую тему. И вы можете разумно с этим человеком поговорить, конфликт может быть конструктивным.
Как работать с инцидентами и как распространяется конфликт?
Как рождается конфликт? Вы чем-то недовольны. Например, хотелось погулять по городу, но вы проспали, и этим фактом недовольны. Что дальше? Дальше попадается какая-то девушка-официант, которая сажает вас не за тот столик, либо вас кто-то толкает на завтраке. И вы начинаете реагировать эмоционально. И каждый раз когда вы встречаетесь с любым человеком, вы делитесь с ним этим зарядом конфликта. Отрицательного заряда становится и у него больше, и у вас больше.
Вы встречаете следующего человека и тоже с ним делитесь плохим настроением.
Сосед неправильно машину поставил, сотрудник вечно что-то проливает, не принесли ваш любимый кофе, в кофе неправильная пенка Все ваши взаимодействия в течение дня обусловлены началом того первого внутреннего конфликта, тем первым, чем вы недовольны.
И то, чем вы недовольны в себе, вы будете выливать на окружающих. Это плохая новость. Когда другие кричат в конфликте – это прекрасная новость, а когда вы тоже кричите в конфликте – это не очень приятно осознавать.
Многие спрашивают, как так? Например, я говорю человеку, что он свинья, потому что бросил окурок не туда. Он же свинья, и я ему говорю об этом.
Но в чем здесь суть? Он, может, действительно, свинья, а может быть и нет: история об этом умалчивает. Дело в том, что если вы внутри себя не будете иметь пунктика на эту тему, у вас не возникнет возмущения.
Какой это может быть пунктик? Например, вы недавно бросили курить, или наводите постоянно чистоту, но этого никто не замечает, что-то еще, что связано с поступком человека, выбросившего окурок не туда.
А если у вас есть такой пунктик, у вас есть какой-то внутренний конфликт на эту тему, он активируется, когда вы видите какое-либо действие. Поэтому у вас возникает внутренняя агрессия.
По поводу внутренней агрессии скажу, что это тоже нормально. И тут очень важно знать, что люди, отрицательно заряженные, ходят по миру, и каждый несет свой заряд. И когда они сталкиваются, когда сцепка произошла, рождается конфликт. Если вы можете в этот момент сохранять спокойствие, вы понимаете прекрасно, про кого человек говорит в этот момент, все замечательно – конфликта нет.
Есть восточная поговорка, которая гласит: для того чтобы хлопнуть в ладоши, нужно две ладони. Если один кто-то будет хлопать, а вы не будете на это реагировать, то конфликта не произойдет. Поэтому первое, что нам нужно сделать, чтоб конфликта не произошло, – понимать, в каком состоянии сейчас находится человек.
Но как только люди узнают эту информацию, они подходят к человеку и говорят: я не тормоз, я еду, куда надо, это у тебя внутренний конфликт. И в эту секунду вы рискуете получить по лицу. Именно в этот момент. Почему? Потому что вы использовали конфликтоген превосходства. Конфликтоген превосходства – это любой глагол повелительного наклонения.
У нас есть конфликт. Он распространяется по трем уровням. На первом – эмоциональном – с конфликтом очень легко справиться, он достаточно легко решается с помощью определенных инструментов.
Второй уровень, на который спускается конфликт, – это уровень эго или принципов человека, и если вы их задели, достаточно сложно уже решить конфликт, нужно его перевести снова в первую фазу и дальше продолжить решать. Третий уровень – это святое: родители, воспитание, образование, семья, какие базовые вещи любого человека.
Если вы их задели, то вы рискуете получить по лицу. Если люди эмоциональные и не умеют лишний раз себя сдерживать, то вы немедленно получите по лицу. Если вы имеете дело с женщинами, то месть все равно будет, но она будет неожиданной и жестокой. Поэтому постарайтесь эти темы, не важно с кем в разговоре – с близкими, с посторонними – оберегать.
Бывает, что невзначай каким-то образом мы задели эту тему, и она действительно очень болезненно будет отзываться у человека. Ответный удар последует. Другой вопрос, что он может быть скрытым, открытым. Это уже отдельная история.
Когда вы сказали человеку, что это у него внутренний конфликт, вы указали на его конкретный недостаток и перевели конфликт сразу в нерешаемую стадию. Постарайтесь этого не делать. Постарайтесь с ним работать на уровне эмоций или эго.
Как не бояться жалоб и провокаций
Немножко расскажу, как работать на уровне эмоций. Есть такие люди, которые начитались позитивной психологии и пытаются все сделать позитивным. «Смотри на мир позитивно», говорят они. Но они употребляют следующий конфликтоген – слово «успокойся». После него конфликт вошел во вторую стадию. Второй раз слово «успокойся», и конфликт переходит уже почти в нерешаемую стадию. А если вы в третий раз говорите «да успокойся ты», начинается самое бурное течение конфликта.
Что такое конфликтогены? Это слова, действия или бездействия, которые провоцируют конфликт в момент любого взаимодействия. Употребляя конфликтогены, мы можем разжечь очень сильно конфликт, а можем его нейтрализовать. Так вот никогда не пытайтесь конфликт перевести сразу в плюс. Особенно оптимистичных девушек это касается. Не говорите «Ну что ты, все ведь не так страшно». Это начинает бесить еще больше того, кто уже находится в накаленном состоянии.
Самое главное: когда встречаются минус и плюс, у нас получается 0, нормальный классический 0. Нам не нужно его сразу в плюс переводить. Только когда все на нуле, только тогда уже можно переводить что-то в плюс.
На картинке ниже два человечка иллюстрируют, что мы всегда кричим миру о своей боли. Вы наверняка наблюдали со стороны за конфликтующими людьми и видели, что они, в общем-то, орут друг на друга на одну и ту же тему и говорят друг другу одно и то же, но другими словами. Каждый кричит о своей боли, но друг друга они не слышат.
Слово «нет» является первым и очень мощным конфликтогеном. Наш русский язык так устроен, что мы часто используем слово «нет». Мы часто говорим: «нет, но ты послушай», «нет, я совсем не то хотел сказать», «нет, все было не так». Когда мы произносим слово «нет», нам оно не кажется конфликтогеном. Нам не кажется, что мы ругаемся, мы же еще не ругались даже, мы даже не приступали к конфликту.
Но что происходит после слова «нет», когда его слышит человек? Оно вроде бы такое коротенькое маленькое, раз, и проскочило. А у человека, как у рыцаря, забрало упало: он в этот момент вас уже не слышит, а придумывает ответ вам на это слово «нет». Он придумывает ответ, и в эту секунду вся та информация, что вы сказали после слова «нет», исчезает. Он не слышал ее.
Поэтому формулировка, которой пользуется наш уважаемый президент, так называемая президентская техника, – «Да. Но». «Да, конечно, ты имеешь права на эти негативные эмоции. Но». Это то, что мы можем сказать, например, разъяренному пользователю или разъярённому коллеге из соседнего отдела. Вы можете сказать: «Конечно, я понимаю тебя.
Но давай все-таки разберемся, куда ты нажала прямо сейчас, давай все-таки вспомним, на какую клавишу ты сейчас кликала». И это нормально. После этого с вами человек готов разговаривать. А когда вы говорите «Нет, послушайте меня», реакция другая. Казалось бы, в этой фразе изменилось всего одно слово, но реакция совершенно разная.
Поэтому, друзья мои, постарайтесь ловить себя в этом моменте, когда вы говорите слово «нет», и постарайтесь его заменять на «да».
На этом у меня все.
*********************************************
Данная статья написана по итогам доклада, прочитанного на конференции INFOSTART EVENT 2018 EDUCATION. Больше статей можно прочитать здесь.
В 2020 году приглашаем всех принять участие в 7 региональных митапах, а также юбилейной INFOSTART EVENT 2020 в Москве.
Выбрать мероприятие.
Источник: https://v8book.ru/public/1094857/
