Презентация "Основы термодинамики" 10 класс


Подписи к слайдам:
PowerPoint Presentation

Основы термодинамики урок физики, 10 класс

Автор: Колтунова Ольга Альбертовна,

преподаватель физики

ОГАОУ СПО «Ютановский

агромеханический техникум»,

с. Ютановка

Внутренняя энергия

Сумма кинетических энергий хаотического движения всех частиц тела относительно центра масс тела (молекул, атомов) и потенциальных энергий их взаимодействия друг с другом называется внутренней энергией.

U = Ek + Ep

Кинетическая энергия частиц определяется скоростью, а значит - температурой тела.

Потенциальная - расстоянием между частицами, а значит - объемом.

Следовательно: U=U(T,V) - внутренняя энергия зависит от объема и температуры.

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа

Для идеального газа: U=U(T), т.к. взаимодействием на расстоянии пренебрегаем

или

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

Способы изменения внутренней энергии

Совершение работы

А

  • Работа газа - Аꞌ
  • Работа внешних сил - А

Теплопередача

Q

Виды теплопередачи:

  • теплопроводность
  • конвекция
  • излучение

Работа в термодинамике

Геометрический смысл работы

  • Работа численно равна площади под графиком процесса на диаграмме (p, V).

Количество теплоты

Количество теплоты

  • Q = cm(t02 - t01) – нагревание (охлаждение)
  • Q=m - плавление (кристаллизация)
  • Q =  rm - парообразование (конденсация)

Первый закон термодинамики

Обмен энергией между термодинамической системой и окружающими телами в результате теплообмена и совершаемой работы

Первый закон термодинамики

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:

Если А - работа внешних сил, а А' - работа газа, то А = - А' (в соответствии с 3-м законом Ньютона).

Тогда:

Применение 1 закона термодинамики к изопроцессам

А) изохорный процесс (v=const)

т.к. ΔV=0, то A= 0, значит первый закон термодинамики выглядит так:

Δ U=Q

Газ увеличивает свою внутреннюю энергию за счет теплоты, полученной из внешней среды.

Если газ нагревается, то ΔU >0.

Если газ охлаждается, то ΔU<0

Применение 1 закона термодинамики к изопроцессам

Б)Изотермический процесс (T=const) т.к. T=const, то ΔU = 0, значит первый закон термодинамики выглядит так:

Q = А´

Если газ получает тепло (Q>0), то А´>0.

Если газ отдаёт тепло (Q<0), то А´< 0.

Применение 1 закона термодинамики к изопроцессам

В)Изобарный процесс (р = const)

При изобарном нагревании T>0, U>0, газ совершает работу, тепло поглощается.

Первый закон термодинамики выглядит так:

Q = ΔU + А´

Адиабатный процесс.

Адиабатный процесс -термодинамический процесс в теплоизолированной системе.

Теплоизолированная система - система, не обменивающаяся энергией с окружающими телами.

Т.к. Q = 0,то первый закон термодинамики выглядит так:

ΔU = А

ΔU=A +Q Решение задач. Q =Aꞌ +ΔU

  • 1. Идеальный газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, и совершил работу, равную 100 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?
  • 2. Идеальный газ совершил работу, равную 100 Дж, и отдал количество теплоты, равное 300 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия?
  • 3. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом внутренняя энергия уменьшилась на 300 Дж. Каково значение количества теплоты в этом процессе?
  • 4. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом его внутренняя энергия увеличилась на 300 Дж. Какое количество теплоты получил газ?
  • Критерий оценивания: 4 задачи –“5” 3 задачи –“4” 2 задачи –“3”

Тепловые двигатели

Тепловые двигатели – это устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию.

Виды тепловых двигателей:

1

    • Паровая машина

2

    • Паровая турбина

3

    • Газовая турбина

4

    • Двигатель внутреннего сгорания. Двигатель Дизеля

5

    • Реактивный двигатель

Энергетическая схема тепловой машины:

КПД теплового двигателя

Кпд реальных двигателей:

турбореактивный - 20 -30%;

карбюраторный - 25 -30%,

дизельный - 35-45%.

Идеальная тепловая машина

Идеальная тепловая машина - машина Карно (Сади Карно, Франция, 1815)

Теорема Карно: кпд реальной тепловой машины не может быть больше кпд идеальной машины, работающей в том же интервале температур.

Решение задач.

1. Если V1 = 2 л, V2 = 3 л,

p1 = 4 ∙ 10(4) Па, p2 = 10(5) Па,

то в процессе 1 2 газ совершил

работу, равную:

1) 20 Дж; 2) 30 Дж; 3) 50 Дж; 4) 70 Дж;

5) 82 Дж.

2. Если идеальный газ отдал количество теплоты 100 Дж и при этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 100 Дж, то работа, совершённая газом, равна:

1) –200 Дж; 2) 200 Дж; 3) 100 Дж; 4) 0 Дж.

Список используемых источников

  • Мякишев, Г.Я. Физика. 10 класс [Текст]: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский; под ред. В.И.Николаева, Н.А.Парфеньтьевой . – 19-е изд. – М.: Просвещение, 2010. – 366 с.: ил. – (Классический курс). – ISBN 978-5-09-022776-6
  • Класс!ная физика для любознательных. ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ / http://class-fizika.narod.ru/8_class.htm
  • Момент силы. ВикипедиЯ [текст, рисунок]/http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82_%D1%81%D0%B8%D0%BB%D1%8B
  • Открытая физика [текст, рисунки]/ http://www.physics.ru
  • Тепловое равновесие. Температура. Количество теплоты и теплопередача/ http://artur1253.rbcmail.ru/glava3.html
  • Тепловые двигатели / http://wiki.iteach.ru/index.php/%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8/%D0%A3%D1%87%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D1%82_%D0%A2%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B8_%D0%B8_%D0%BE%D1%85%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B0_%D0%BE%D0%BA%D1%80%D1%83%D0%B6%D0%B0%D1%8E%D1%89%D0%B5%D0%B9_%D1%81%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%8B
  • Федеральный институт педагогических измерений. Контрольные измерительные материалы (КИМ) Физика //[Электронный ресурс]// http://fipi.ru/view
  • http://physik.ucoz.ru/photo/8-0-399-3?1412514975
  • http://dieross-beati.tumblr.com/page/2
  • http://ru.convdocs.org/docs/index-169560.html