热力学第一定律,也被称为能量守恒和转换定律,它表明能量在封闭系统内不能被创造或破坏,只能从一种形式转化为另一种形式。具体来说,这个定律阐述了热能如何与其它形式的能量(如动能、势能等)之间相互转化,并解释了系统内能量的总量如何变化。简单来说,这个定律说明了自然界的基本定律之一——能量守恒。
【题目】在一个封闭系统中,有一台热机从高温热源吸收了2000焦耳的热量,并将其全部转化为机械能输出给低温热源,已知该热机的效率为40%。求:
(1)低温热源吸收了多少热量?
(2)该系统对外做功多少?
【解答】
(1)根据热力学第一定律,热机从高温热源吸收的热量Q1转化为机械能输出给低温热源,同时低温热源也吸收了热量Q2。因此有Q1 = Q2 + W,其中W为系统对外做功。已知热机的效率为40%,即输出机械能的热量占总热量的40%,因此有Q2 = 60%Q1。
已知从高温热源吸收的热量为:Q1 = 2000焦耳
根据上述公式,可求得低温热源吸收的热量为:
Q2 = 60%Q1 = 1200焦耳
(2)根据上述公式,可求得系统对外做功为:
W = Q1 - Q2 = 800焦耳
因此,该系统对外做功为800焦耳。