Презентация "Термодинамика. Подготовка к ЕГЭ" 11 класс
Подписи к слайдам:
ТЕРМОДИНАМИКА
Подготовка к ЕГЭ
Учитель: Попова И.А.
МОУ СОШ № 30
Белово 2010
Цель: повторение основных понятий, законов и формул
ТЕРМОДИНАМИКИ
в соответствии с кодификатором ЕГЭ.
Элементы содержания, проверяемые на ЕГЭ 2010:
2005 г. А11 (КИМ). При передаче твердому телу массой m количества теплоты Q температура тела повысилась на ΔТ. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоемкость вещества этого тела?
(ЕГЭ 2005 г., ДЕМО) А12. Максимальный КПД тепловой машины с температурой нагревателя 227 С и температурой холодильника 27 С равен
(ЕГЭ 2006 г., ДЕМО) А12. На рисунке приведен график зависимости объема идеального одноатомного газа от давления в процессе 1 – 2. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 300 кДж. Количество теплоты, сообщенное газу в этом процессе, равно
- Внутренняя энергия
- Тепловое равновесие
- Теплопередача. Виды теплопередачи
- Количество теплоты. Удельная теплоемкость вещества
- Первый закон термодинамики
- Второй закон термодинамики
- КПД тепловой машины
- Принципы действия тепловых машин
- Тепловые двигатели и охрана окружающей среды
- Термодинамика – это наука о тепловых явлениях.
- Термодинамика рассматривает изолированные системы тел, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия - в таких системах прекратились все наблюдаемые макроскопические процессы.
- Основное свойство термодинамически равновесной системы - выравнивание температуры всех ее частей;
- Термодинамический процесс - переход из одного в другое равновесное состояние
- Процессы, состоящие из последовательности равновесных состояний, называются квазистатическими.
- Внутренняя энергия вещества складывается из кинетической энергии всех атомов и молекул и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом;
- Внутренняя энергия U тела однозначно определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние тела;
- Внутренняя энергия U тела зависит наряду с температурой T также и от объема V;
- Внутренняя энергия является функцией состояния;
- U = U(T,V)
- Внутренняя энергия тела может изменяться, если действующие на него внешние силы совершают работу (положительную или отрицательную).
i = 3 для одноатомного газа;
i = 5 для двухатомного газа;
i = 6 для многоатомного газа;
Термодинамика. Работа газа.- Если газ подвергается сжатию в цилиндре под поршнем, то внешние силы совершают над газом некоторую положительную работу A`;
- Если объем газа изменился на малую величину ΔV, то газ совершает работу
- pSΔx = pΔV,
- где p – давление газа, S – площадь поршня, Δx – его перемещение;
Работа численно равна площади под графиком процесса на диаграмме (p, V).
Величина работы зависит от того, каким путем совершался переход из начального состояния в конечное.
Три различных пути перехода из состояния (1) в состояние (2).
Во всех трех случаях газ совершает разную работу, равную площади под графиком процесса.
Тепловое равновесие- При тепловом контакте две системы приходят в состояние теплового равновесия.
- Две системы находятся в состоянии теплового равновесия, если при контакте через диатермическую перегородку параметры состояния обеих систем не изменяются;
- ТЕПЛОПЕРЕДАЧА (или теплообмен) - один из способов изменения внутренней энергии тела (или системы тел), при этом внутренняя энергия одного тела переходит во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы.
- Теплота способна переходить только от тела с более высокой температурой к телу менее нагретому
- Теплообмен всегда протекает так, что убыль внутренней энергии одних тел всегда сопровождается таким же приращением внутренней энергии других тел, участвующих в теплообмене. Это является частным случаем закона сохранения энергии.
- Теплопроводность - перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым за счет теплового движения и взаимодействия микрочастиц (атомов, молекул, ионов и т.п.), который приводит к выравниванию температуры тела.
- Не сопровождается переносом вещества!
- Этот вид передачи внутренней энергии характерен как для твердых веществ, так и для жидкостей и газов.
- Теплопроводность различных веществ разная.
- Металлы обладают самой высокой теплопроводностью, причем у разных металлов теплопроводность отличается.
- Жидкости обладают меньшей теплопроводностью, чем твердые тела, а газы меньшей, чем жидкости.
- Конвекция - вид теплопередачи, при котором энергия передается потоками (струями) вещества.
- Характерна для жидкостей и газов.
- Излучение - вид теплопередачи, при котором энергия передается с помощью электромагнитных волн (преимущественно инфракрасного диапазона).
- Может происходить в вакууме
- Энергия, переносимая от одной системы к другой только за счет разницы в температурах этих систем, называется количеством теплоты
- Энергия, переносимая от одной системы к другой только за счет разницы в температурах этих систем, называется количеством теплоты
Количество теплоты, необходимое для парообразования (выделившаяся при конденсации) тела
Нагревание
Остывание
Плавление
Кристаллизация
Испарение
Конденсация
Первый закон термодинамики- Обмен энергией между термодинамической системой и окружающими телами в результате теплообмена и совершаемой работы
- Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины, способной совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины. Такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода.
- В изобарном процессе (p = const)
- Q = ΔU + pΔV
- В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0
- Q = ΔU
- В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа,
- ΔU = 0
- Q = A
Адиабатический процесс - процесс, протекающий в отсутствие теплообмена с окружающими телами
- В адиабатическом процессе
- Q = 0
- A = –ΔU
- Вторая формулировка (Томсон, 1851 год) невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет уменьшения внутренней энергии теплового резервуара.
- Многие тепловые процессы могут протекать только в одном направлении. Такие процессы называются необратимыми.
- Обратимыми процессами называют процессы перехода системы из одного равновесного состояния в другое, которые можно провести в обратном направлении через ту же последовательность промежуточных равновесных состояний.
- Механическая работа в тепловых двигателях производится в процессе расширения некоторого вещества, которое называется рабочим телом.
- Реально существующие тепловые двигатели (паровые машины, двигатели внутреннего сгорания и т. д.) работают циклически.
- Процесс теплопередачи и преобразования полученного количества теплоты в работу периодически повторяется. Для этого рабочее тело должно совершать круговой процесс или термодинамический цикл, при котором периодически восстанавливается исходное состояние.
Круговой процесс на диаграмме (p, V).
abc – кривая расширения,
cda – кривая сжатия.
Работа A в круговом процессе равна площади фигуры abcd
.
Тепловой резервуар с более высокой температурой называют нагревателем, а с более низкой – холодильником. КПД тепловой машины Q = Q1 – |Q2| = А Работа A, совершаемая рабочим телом за цикл, равна полученному за цикл количеству теплоты Q. Отношение работы A к количеству теплоты Q1, полученному рабочим телом за цикл от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия η тепловой машины:- Q1 - количество теплоты, которое рабочее тело получает от нагревателя;
- Q2 - количество теплоты, которое рабочее тело отдает холодильнику
- Полное количество теплоты Q, полученное рабочим телом за цикл, равно
- В 1824 году французский инженер С. Карно рассмотрел круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат.
Цикл Карно
Изотерма
Адиабата
Изотерма
Адиабата
С. Карно выразил коэффициент полезного действия цикла через температуры нагревателя T1 и холодильника T2
Цикл Карно – наиболее эффективный круговой процесс из всех возможных при заданных температурах нагревателя и холодильника:
ηКарно = ηmax
КПД тепловой машины Структура тепловых машин Холодильные машины Тепловые двигатели и охрана окружающей среды- Факторы негативного влияния тепловых двигателей на окружающую среду:
- загрязнение атмосферы
- шумовые загрязнения
- проблемы утилизации отработанных автомобилей
- загрязнение почвы
- повышение температуры атмосферы
- Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.
- при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.
- сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.
- при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека.
- Автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу два-три тонн свинца.
- Один из путей уменьшения путей загрязнения окружающей среды- использованием в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения свинца.
- Перспективными являются разработки автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяются электродвигатели или двигатели, использующие в качестве топлива водород.
- Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на земле. Одно из направлений, связанное с охраной окружающей среды, это увеличение эффективности использования энергии, борьба за её экономию.
- газ получил извне количество теплоты, равное 5 Дж
- газ получил извне количество теплоты, равное 55 Дж
- газ отдал окружающей среде количество теплоты, равное 5 Дж
- газ отдал окружающей среде количество теплоты, равное 55 Дж
- уменьшилась на 264 Дж
- уменьшилась на 336 Дж
- увеличилась на 264 Дж
- увеличилась на 336 Дж
A = S = (6-4)∙(4-2)∙105 = 4∙105 Дж
- 4.105 Дж
- 16.105 Дж
- 8.105 Дж
- 12.105 Дж
- 2,6.105 Дж
- 3,3.105 Дж
- 6,6.104 Дж
- 2,6.102 Дж
- гирю поднять на 2 м
- гирю нагреть на 2о С
- увеличить скорость гири на 2 м/с
- подвесить гирю на пружине, которая растянется на 2 см
- 20%
- 25%
- 80%
- 120%
- Увеличивается
- Не изменяется
- Уменьшается
- Может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от кристаллической структуры тела
- 100 кДж
- 200 кДж
- 300 кДж
- 400 кДж
- увеличивается
- уменьшается
- увеличивается или уменьшается в зависимости от изменения объема
- не изменяется
- 40 Дж
- 60 Дж
- 100 Дж
- 160 Дж
- большим запасом количества теплоты к телу с меньшим запасом количества теплоты
- большей теплоемкостью к телу с меньшей теплоёмкостью
- большей температурой к телу с меньшей температурой
- большей теплопроводностью к телу с меньшей теплопроводностью
- А
- Б
- В
- во всех трех процессах газ совершает одинаковую работу
- 0,75 кДж/(кгК)
- 1 кДж/(кгК)
- 1,5 кДж/(кгК)
- 3 кДж/(кгК)
- увеличится или уменьшится в зависимости от давления газа в сосуде
- уменьшится при любых условиях
- увеличится при любых условиях
- не изменится
|
1. от температуры и объема тела |
|
2. от температуры и скорости движения тела |
|
3. от температуры тела и расстояния от тела до поверхности Земли |
|
4. только от температуры тела |
- 100 %
- 88 %
- 60 %
- 40 %
|
1) |
60% |
2) |
40% |
3) |
29% |
4) |
43% |
- 0 кДж
- 100 кДж
- 200 кДж
- 500 кДж
- 40 Дж
- 60 Дж
- 100 Дж
- 160 Дж
- движением сосуда с газом
- хаотическим движением молекул газа
- взаимодействием молекул газа с Землей
- действием внешних сил на сосуд с газом
- 0 кДж
- 25 кДж
- 50 кДж
- 100 кДж
- 0,5 кДж
- 1,0 кДж
- 1,5 кДж
- 2,0 кДж
- 0,4 Дж
- 40 Дж
- 400 Дж
- 40 кДж
- 10 кДж
- 20 кДж
- 30 кДж
- 40 кДж
- при изобарном сжатии
- при адиабатном сжатии
- при адиабатном расширении
- при изотермическом расширении
- 10 кДж
- 20 кДж
- 30 кДж
- 40 кДж
- 2,5 Дж
- 11,35 Дж
- 11,35 кДж
- 25 кДж
Физика - еще материалы к урокам:
- Презентация "Импульс тела. Изменение импульса. Второй закон Ньютона в импульсной форме. Суммарный (полный) импульс системы тел"
- Конспект урока "Закон сохранения энергии в механике" 10 класс
- Контрольная работа "Практические основы астрономии"
- Презентация "Звуки в воде"
- Презентация "Характеристики звука"
- Презентация "Галилео Галилей" 9 класс
