Закон сохранения энергии в механических процессах

ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ [c.48]

Закон сохранения энергии в механических процессах [c.54]

Энергия единицы массы, веса или объема движущейся жидкости равна сумме механической и внутренней энергии. По закону сохранения энергии в рассматриваемом случае суммарное количество энергии остается постоянным. При течении жидкости от одного сечения канала к другому происходит процесс необратимого превращения части механической энергии во внутреннюю (тепловую). Следовательно, вдоль потока при отсутствии подвода тепла или механической энергии извне механическая энергия потока снижается и соответственно увеличивается внутренняя энергия. [c.99]

Первое начало термодинамики выражает закон сохранения энергии в применении к преобразованиям механической энергии в тепловую и обратно. Для квазистатических процессов его можно сформулировать следующим образом подведенное к единице массы газа элементарное количество теплоты dQ расходуется на повышение внутренней энергии газа dU и на выполнение работы расширения pdv [c.149]

Все измерения в этом сочинении даются в единицах СОЗ и это.му вопросу посвящена вся гл. 1. В гл. 2 излагается закон сохранения энергии. В гл. 3 рассматривается механический эквивалент тепла и описываются опыты по его определению. В гл. 4 описывается система-координат р—и и дается изображение в ней состояния газа, процесса и работы. Гл. 5 посвящена изотермическому и адиабатному процессам. Изложение этого раздела носит описательный характер, и соответствующие этим процессам аналитические соотношения в нем не приводятся. В гл. 6 дается описание цикла Карно (без вывода формулы термического к. п. д.), приводятся постулаты Клаузиуса и Томсона и доказывается теорема Карно. В гл. 7, 8, 9 и 10 рассматриваются абсолютная температура, процессы плавления и испарения и теплоемкость газа. В гл. И весьма оригинальным методом вводится в курс энтропия и посредством трех теорем доказывается, что ее изменение не зависит от особенностей процесса. Этим н заканчивается изложение сведений, относящихся к энтропии.. В гл. 12 и 13 рассматривается прохождение газов через пористые перегородки и даются некоторые положения кинетической теории, вещества. [c.67]

Уравнение Бернулли по формулам (14.19) и (14.20), так же как уравнение первого начала термодинамики, выражает закон сохранения и превращения энергии в потоке. Но в отличие от первого начала уравнение Бернулли выражает закон сохранения только через механические величины. Поэтому, если в процессе преобразования энергии вследствие трения происходит потеря кинетической энергии или технической работы, а в общем случае их алгебраической суммы [d (ш /2) + б/г], это должно быть учтено дополнительным членом б/ р. При этом вместо (14.19) и (14.20) получим [c.202]

Сумма кинетической и потенциальной энергии остается при движении постоянной. Эта фундаментальная теорема называется законом сохранения энергии . Мы получили скалярное уравнение, являющееся лишь одним из интегралов уравнений движения. Хотя его одного и недостаточно для полного решения задачи о движении системы (исключая случай одной степени свободы), это тем не менее один из наиболее фундаментальных и универсальных законов природы, который при соответствуюш,их модификациях выполняется не только в механических, но и во всех физических процессах. Постоянная Е называется постоянной энергии . [c.119]

Случай дискретной системы. Пусть процесс таков, что в (15.25) 65 = 0, 6Т = 0 и ЬО = Ш, т, е. к телу подводится только механическая энергия, кинетическая энергия тела не возникает и внутренняя энергия равна потенциальной энергии деформации. Тогда (15.24) приобретает вид 8А=би. Закон сохранения энергии (15.25) соблюдается в процессе всего нагружения. Поэтому работа внешних сил, которая в случае линейно упругой системы [c.483]

Рассмотрение передачи энергии с точки зрения двух принципов позволяет очень глубоко заглянуть в процессы преобразования. Мы видим, что любой процесс преобразования имеет две стороны движение и равновесие. Если первая сторона описывается законом сохранения энергии, то вторая — законом равновесия. И это всегда, какое бы явление мы не рассматривали механическое, гидравлическое, электрическое. [c.21]

Технологический процесс на ТЭС характеризуется преобразованием химической энергии органического топлива последовательно в тепловую, потенциальную, кинетическую, механическую, электрическую и другие виды энергии в зависимости от тепловой схемы и в соответствии с законом сохранения энергии. Скорость передачи этой энергии принято называть мощностью, где N = = (переданная энергия)/время = Э/т имеет единицу Дж/с = ватт. [c.412]

Обычно я поясняю этот закон своим студентам, показывая два сосуда в тепловом соприкосновении один содержит пиво, другой чай, оба при комнатной температуре. Несомненно, было бы желательно пиво охладить, а чай подогреть, — процесс, который полностью совместим с законом сохранения энергии, т. е. первым законом термодинамики. К сожалению, второй закон превращает его в принятие желаемого за действительное, потому что это потребовало бы перехода теплоты от более низкого уровня температуры к более высокому без использования механической работы. [c.129]

Сущность первого закона термодинамики. Первый закон термодинамики представляет собой закон сохранения энергии применительно к термодинамическим процессам энергия не исчезает и не возникает из ничего, а лишь переходит из одного вида в другой в эквивалентных количествах. Примером может служить переход теплоты в механическую работу, и наоборот. [c.100]

Первый закон термодинамики надлежит формулировать сразу же в применении к более широкому, чем это обычно делается, С10 толкованию, отражая в нем принцип сохранения энергии в форма учета и термодинамических, и чисто механических процессов. [c.221]

Экспериментальное подтверждение закона сохранения энергии было получено в работах русских и зарубежных ученых. В 1840 г. русский академик Г. Гесс впервые после М. В. Ломоносова сформулировал закон сохранения энергии применительно к термохимическим процессам в 1844 г. русский академик Р. Ленц установил количественное соотношение между электрической энергией и теплотой. Немецкий ученый Р. Майер, изучая тепловые процессы, теоретически вычислил механический эквивалент теплоты, положив в основу расчета значения теплоемкостей воздуха. Так как эти теплоемкости были весьма неточны, то и конечный результат, т. е. значение механического эквивалента, значительно отличался от истинного. Позднее на основе большого количества опытов с использованием различных веществ английский исследователь Д. Джоуль также определил механический эквивалент. [c.24]

Исследуя наиболее общие законы механического движения, присущего в той или иной мере любому физическому процессу и явлению, классическая механика оказывается тесно связанной с другими разделами физики (электродинамикой, оптикой, статистической физикой, теорией относительности, квантовой механикой и т. д.). Многие следствия, вытекающие из основных законов механики (например, законы сохранения энергии, импульса и механического момента вариационные принципы), при соответствующем обобщении приобретают форму фундаментальных законов природы. При решении частных задач механика широко использует математические методы исследования многие из этих методов (например, методы Лагранжа и Гамильтона, вариационные методы и методы теории возмущений), впервые разработанные и апробированные в классической механике, ныне широко используются почти во всех разделах теоретической физики. [c.5]

Поскольку в круговом процессе не должно быть приращения внутренней энергии (все параметры и функции состояния системы в конце цикла равны первоначальным), по закону сохранения энергии теплота Q эквивалентна механической работе. Тогда термический КПД цикла [c.393]

Энергетические соотношения. Процесс интегрирования уравнения (2.58), который привел к уравнению фазовой траектории (2.59), тесно связан с энергией колеблющейся системы. Для рассматриваемых здесь недемпфированных осцилляторов имеет место закон сохранения энергии, который гласит, что для механического осциллятора сумма кинетической и потенциальной энергии является постоянной величиной. Это легко установить из уравнения движения, которое мы будем рассматривать не в упрощенной форме (2.51), а в виде условия равновесия сил, например в виде (2.4). Умножив это уравнение почленно на X и проинтегрировав, получим [c.49]

Е сли бы при сгорании СН4 выделялось больше тепловой энергии, чем в обратной реакции, то этими реакциями можно было бы воспользоваться для получения бесконечного количества тепловой энергии. Сжигая некоторое количество СН4, достаточно было бы лишь сохранить ту часть полученной энергии в тепловой форме, которая необходима для восстановления СН4, а остальную часть преобразовать в механическую форму. После восстановления СН4 его можно снова сжечь и повторять этот процесс до бесконечности, постоянно получая тепловую энергию в большем количестве. Но этот процесс противоречит первому закону термодинамики — всеобщему закону сохранения энергии. [c.294]

Выше мы говорили, что газ можно нагревать или охлаждать, подводя или отнимая от него тепло, можно давать газу расширяться, получая от него механическую работу, или можно сжимать газ, прикладывая к нему механическую работу извне. Сам газ, который участвует в тех или иных процессах, обладает в начальный момент некоторой температурой и, следовательно, содержит в себе некоторое количество тепла. Между теплом, содержащимся в газе, теплом, подведенным или отнятым от него, и механической работой, совершенной газом или сообщенной ему извне, существует определенная связь. Эта связь основана на законе сохранения энергии. Для установления этой связи рассмотрим несколько различных процессов. [c.24]

Из двух основных законов термодинамики первый есть закон сохранение энергии ясно, что этот закон при нашем построении теории в доказательстве не нуждается, ибо в механике он является просто математическим фактом (энергия есть интеграл уравнений движения) любая механическая концепция тепловых процессов поэтому уже включает в себя этот закон как первичный постулат. [c.89]

Так как энергия есть мера движения тела и составляющих его атомов и молекул, закон сохранения энергии может быть выражен так движение сохраняется и не может быть остановлено, оно есть важнейшее свойство материи. Из закона превращения энергии видно, что существует много видов движения, например механическое, тепловое, электрическое и Т.Д., которые могут быть превращены друг в друга, и всегда строго соблюдается принцип "эквивалентности", т.е. в этих процессах движение не уничтожается, не создается "из ничего". [c.28]

Закон сохранения энергии ничего не говорит об особенностях тепла, поэтому полное превращение термической энергии в тепло ему не противоречит. Именно это натолкнуло многих изобретателей на мысль сконструировать машину, способную производить работу на основе возможно более полного превращения термической энергии. Например, на корабле такая машина могла бы работать следующим образом она отбирала бы от воды термическую энергию в виде тепла, несколько охлаждая при этом воду. При помощи судового двигателя эта энергия превращалась бы в механическую работу, при этом тепло, выделяемое в результате трения различных частей двигателя снова бы передавалось воде, слегка ее нагревая. Круговой процесс повторялся бы на протяжении всего движения судна, обеспечивая это движение. [c.60]

Закон сохранения полной механической энергии в процессах с участием сил упругости и гравитационных сил является одним из основных законов механики. Знание этого закона упрощает решение многих задач, имеющих большое значение в практической жизни. [c.49]

Выясним, как изменяется полная энергия шаров при центряльрюм абсолютно неупругом ударе. Поскольку в процессе соударения шаров между ними действуют силы, зависящие не от величин самих деформаций, а от скоростей деформации, т. е. силы, подобные силам трения, то ясно, что закон сохранения энергии в его механическом смысле не должен соблюдаться. Действительно, кинетическая энергия двух шаров до удара [c.148]

В заключение заметим следующее. Из того обстоятельства, что первое начало термодинамики есть не что иное, как закон сохранения энергии в применении к тепловым процессам, не следует, что это есть формулировка частного случая закона сохранения энергии. В действительности формулировка закона сохранения энергии в термодинамике является самой широкой, так как отображает изменение любого вида энергии (тепловой, механической, электромагнитной, химической и т. д.). Термодинамику определяют иногда как учение о взаимной связи, существующей во всех явлениях природы между теплотой и другими видами энергии. В этом определении теплота занимает особое положение, так как все виды энергии могут быть полностью превращены в тепловую, иными словами, всегда возможно построить такую периодически действующую машину, которая в каждом цикле превращала бы механическую или электромагнитную энергию в тепловую в то же время невозможно согласно второму началу термодинамики, к изучению которого мы перехрдим, построить такую периодически действующую машину, в каждом цикле которой происходило бы полное превращение взятой от теплового резервуара теплоты в механическую или электромагнитную энергию. [c.35]

Преобразование энергии колебательных процессов в электромеханических системах происходит в соответствии с первым началом термодинамики, представляющим собой обобщенный закон сохранения энергии. При этом между механическими и электрическими пере-менньши системы устанавливаются определенные зависимости, определяемые уравнениями связей. [c.219]

Некоторые же авторитетные физики высказываются вообще против правомочности такой классификации [47, мотивируя это тем, что энергия есть количественная мера выражения различных форм движения материи, и поэтому следует говорить не о превращении энергии, а о превращении форм движения материи и называть соответствующий закон законом сохранения энергии при взаимных превращениях различных форм движения материи. В качестве ответа можно привести слова Ф. Энгельса, сказанные им еще 120 лет назад в предисловии к Анти-Дюрингу Теперь уже не нужно проповедовать как нечто новое, что количество движения (так называемой энергии) не изменяется, когда оно из кинетической энергии (так называемой механической силы) превращается в электричество, теплоту, потенциальную энергию положения ИТ. д., и обратно мысль эта служит добытой раз навсегда основой гораздо более содержательного отныне исследования самого процесса превращения, того великого основного процесса, в познании которого находит свое обобщение все познание природы [2, с. 13]. [c.23]

Изменение энергии системы определяется только разностью ее значений в начальном и конечном состоянии перехода, в противном случае система стала бы источником энергии из ничего , что противоречит закону сохранения энергии. Энтропия тоже есть функция состояния системы, но количество тепла Q= / TdS, выражающее потерю энергии, зависит от характера совершающегося процесса, поскольку от него зависит как количество тепла, рассеивающееся вследствие прямого теплообмена системы с окружающей средой, так и количество тепла, выделяющееся и рассеивающееся вследствие трения. Поэтому в действительности получаемая работа тоже зависит от характера процесса и никогда не бывает равна максимальной, то есть изменению энергии системы. Она меньше последней на величину потерь энергии через тепло из-за трения и теплообмена. Но и та часть энергии, которая расходуется на совершение работы, затем тоже вследствие трения и теплообмена рассеивается в окружающей среде, еще более повышая ее энтропию. Так, вся энергия бв1нзина, превращающаяся в автомобильном двигателе в тепло, а затем в механическую энергию, в конечном итоге рассеивается в атмосфере в результате трения кузова о воздух и колес о воздух и землю. [c.9]

На первом этапе рассматриваемый материал можно заменить простой механической моделью и воспользоваться законом сохранения энергии, что в значительной степени упрощает методику определения ударных нагрузок и деформаций. Однако на основании таких методик трудно исследо вать процесс разрушения. Следовательно, необходимо проводить также исследования с учетом инерции компонентов, сжимаемостп, вязкого сопротивления и т. д. [c.150]

Закон сохранения энергии для конечного объема сплошной среды. В процессах обработки металлов давлением происходит преобразование не только механической энергии путем совершения работы. Существенную ролБ играет также преобразование энергии с помощью теплообмена. Теплота из внешней среды может подводиться к телу либо через его поверхность (теплопроводностью, поглощением излучения, конвекцией), либо непосредственно в объеме тела (при пропускании электрического тока, воздействии переменного электромагнитного поля). [c.148]

Потенциал тензора напряжений. Допустим, что процесс упругой деформации является изотермическим и адиабатическим, а кинетическая энергия деформируемого тела не меняется со временем. Тогда с учетом закона сохранения механической энергии dAn + dAm — dA [формула (V.29) ] закон сохранения энергии (V.33) примет вид dU == 1 Лв, т. е. приращение внутренней энергии тела равно элементарной работе внутренних сил. Или для единицы объема du = da , где и — удельная внутренняя энергия, йв — удельная работа внутренних сил. Поскольку в нашем случае приращение внутренней энергии в сравнении с недеформи-рованным телом равно приращению свободной энергии и зависит поэтому только от деформаций, du, а, следовательно, и das являются полными дифференциалами функции деформаций, т. е. doB = dasfdeij) dsip По формуле (V.27) найдем dAs = = [c.181]

К понятиям и положениям физики, освоенным к концу первой г 0Л0вины XIX в., послужившим основанием для первично теории тер.модинамики, прежде всего надо отнести создание механической теории теплоты и установление понятий о температуре, теплоемкости, внутренней энергии, энтропии и пр. Но наиболее существенным в этот предтермодинамический период было открытие закона сохранения энергии, первого и второго законов термодинамики, явившихся ее фундаментом и давших научные основы для изучения тепловых процессов и особенностей превращения энергии в них. [c.23]

Классическое сочинение Ван-дер-Ваальса сыграло огромную роль в развитии термодинамики и методов ее исследований. Приведем содержание некоторых наиболее общих разделов рассматриваемого сочинения. Во втором разделе Первое начало термодина.мики и его применения рассматриваются следующие вопросы математическое выражение закона сохранения энергии количество теплоты не является функцией состояния системы о квазистатических и нестати-ческих процессах основное уравнение квазистатических процессов в системах, находящихся под всесторонне одинаковым давлением различные виды основного уравнения общее уравнение удельной теплоемкости величина с,. уравнение Майера вычисление механического эквивалента теплоты уравнение политропы отрицательная теплоемкость определение величины Ср дросселирование определение от- [c.248]

Закон сохранения энергии имеет первостепенное значение для движения среды при взрыве. Однако, поскольку в процессе рапространения взрывной волны термодинамическое состояние среды изменяется, не менее важным являвтся вопрос о качестве энергии, связанной со вторым законом термодинамики. Взрывная волна представляет существенно неравновесное состояние среды, поэтому распространение волны сопровождается увеличением энтропии 5. Среда, охваченная гидродинамическим движением, постепенно утрачивает способность к совершению механической работы. При iоо макроскопическое движение затухает и вся энергия о, выделившаяся при взрыве, затрачивается на переход среды в новое состояние равновесия. Однако для каждого конечного момента времени i величина утраченной необратимым образом энергии Q составляет некоторую часть от Энеригию волны Е составляет кинетическая энергия среды и часть внутренней энергии, равной максимальной работе, которая может быть использована на со.здание гидродинамических возмущений при переходе из данного неравновесного состояния в состояние механического равновесия. Производимая работа максимальна, если процесс перехода происходит при постоянной энтропии. Величины Q и Е подчиняются условию баланса [c.293]

Гельмгольц (Helmholtz) Герман Людвиг Фердинанд (1821-1894) — крупный немецкий ученый. Учился в Военно-медицинском институте (Берлин) с 1849 г. работал профессором в ряде университетов в Германии, директором Физико-технического института. Автор рядя фундаментальных работ по физике, биофизике, физиологии, психологии. Впервые (1847 г.) математически обосновал закон сохранения энергии, показав его всеобщий характер ( 0 сохранении силы ). Разработал термодинамическую теорию химических процессов, ввел понятие свободной и связанной энергии. Автор основополагающих работ по теории слуха и зрения, по процессам сокращения мышц и распространению нервного импульса, В гидродинамике заложил основы вихревого движения (1858 г.) жидкости и аномальной дисперсии работы по теории разрывных движений, по теории механического подобия и теории волн. Член многих академий наук. [c.109]

Как известно, закон сохранения энергии можно сформулировать в следующей несколько видоизмененной форме при всех процессах преобразования энергии сумма всех видов энергии, з аствующих в данном процессе, должна оставаться неизменной. Такая формулировка, хотя и не допускает возможности создания энергии из ничего, однако оставляет открытым другой путь реализации вечного двигателя, принцип работы которого основывался бы на идеальном преобразовании одной формы энергии в другую. Поэтому можно предложить, например, такой рабочий цикл пусть в паровой машине (турбине, двигателе внутреннего сгорания или каком-либо ином тепловом двигателе) мы затрачиваем некоторое количество теплоты на совершение определенной механической работы далее, полученную механическую энергию вновь преобразуем в тепло, нагревая с ее помощью пар и приводя им в действие паровую машину (турбину), и т.д. Понятно, что подобный цикл превращения энергии можно повторять бесконечно ведь энергия данной системы с течением времени не увеличивается и не уменьшается. [c.182]

В связи с обсуждением вопроса о вечйом двигателе II рода в центре дискуссии снова оказалось действие закона сохранения энергии. Из курса физики известно, что этот закон в применении к тепловым процессам составляет содержание первого начала термодинамики. Действительно, первое начало утверждает эквивалентность тепловой и механической энергии, однако в нем ничего не говорится о том, в каком направлении должны протекать процессы преобразования энергии. Бросаем ли мы камень со скалы в пропасть, превращаем ли при взрьше накопленный во взрывчатке запас химической энергии в механическую энергию, свет и тепло, сжигаем ли топливо для обогрева наших домов-все это суть закономерные изменения форм энергии. Но в то же самое время закон сохранения энергии не запрещает протекание любого из этих процессов в обратном направлении, что явно противоречит нашему практическому опыту. Таким образом, некритическое применение этого закона приводит нас к абсурдным заключениям. [c.183]

Майер Роберт Юлиус (1814-1878)-немецкий хирург, физик и естествоиспытатель, в конце жизни-городской врач в маленьком немецком городке Гейльбронне. Одним из первых правильно сформулировал основные принципы механической теории тепла. На основе чисто философских рассуждений пришел к закону сохранения энергии, распространив затем его действие на биологические и космологические процессы, а также на явления неживой природы. Позднее доказал справедливость открытого им закона экспериментальным путем. [c.244]

Пусть в цилиндре расширительной машины (рис. 8.3) находится некоторое количество рабочего тела. Осуществим процесс сжатия 1 -2 рабочего тела. В процессе сжатия объем рабочего тела уменьшается, а давление — увеличивается. При сжатии затрачивается энергия в механической форме сж- Если энергия в тепловой 4юрме от рабочего тела не отводится (процесс протекает адиабатически), то в соответствии с законом сохранения энергии (8.5) можно записать [c.5]

Осуществим в тепловой машине Карно обратный цикл между теми же источниками тепловой энергии (нагревателем и холодильником). В результате работы тепловой машины X (рис. 8.19) по обратному циклу будет затрачиваться энергия в механической форме в количестве РГрез) которая получена в тепловой машине У, работающей по прямому циклу. В результате осуществления обратного цикла энергия в тепловой форме будет отбираться рабочим телом от низкотемпературного источника энергии (холодильника) в количестве Q2 Так как за цикл внутренняя энергия рабочего тела не изменяется (тело возвращается в исходное состояние), передаваемая ему в ходе обратного циклического процесса энергия в механической Жрвз и тепловой Q2 формах будет отводиться в окружающую среду (высокотемпературный источник энергии) в количестве В ходе обратного циклического процесса внутренняя энергия рабочего тела также не изменяется. Запишем выражение первого закона термодинамики (закона сохранения энергии) для обратного циклического процесса [c.25]

Если для элементарной струйки идеальной жидкости уравне ние Бернулли представляет собой закон сохранения механическо энергии, то для потока реальной жидкости оно является уравне нием баланса энергии с учетом потерь. Механическая энергия теряемая жидкостью на рассматриваемом участке течения, не ис чезает бесследно, а превращается в тепловую. Так как удельна теплоемкость жидкости обычно велика по сравнению с потерям удельной энергии и тепловая энергия непременно рассеивается повышение температуры жидкости малозаметно. Процесс преоб разования механической энергии в тепловую является необрати мым — превращение тепловой энергии в механическую невоз можно. [c.64]

Наблюдая действительно происходящие движения, можно заметить, что полная механическая энергия не остается постоянной. С одной стороны, часть энергии движения уходит на преодоление всевозможных вредных сопротивлений, так что с течением времени полная энергия системы уменьшается с другой стороны, для поддержания движения или для его ускорения необходимо создать приток энергии, уходящей частично на компенсацию потерь энергии на преодоление вредных сопротивлений, частично на увеличение кинетической энергии системы. Ташм образом, никогда не приходится наблюдать движения в потенциальных силовых нолях, удовлетворяющие закону сохранения механической энергии в чистом виде, а всегда наблюдается наложение друг на друга нескольких сложных процессов, среди которых процесс движения в потенциальном поле играет более или менее значительную роль. [c.233]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...