Презентация "Внутренняя энергия. Работа в термодинамике" 10 класс

Внутренняя энергия. Работа в термодинамике.

• <number>

• <number>

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.

• 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.

• <number>

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа

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

• или

• Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

• <number>

• <number>

• <number>

• <number>

Работа в термодинамике

• По третьему закону Ньютона:

• Работа внешних сил над газом:

• Работа газа:

• <number>

• <number>

• <number>

Геометрический смысл работы

• 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.

• <number>

Домашнее задание:

• П.75,76,77
• Упр.15(1)

• <number>

Модель. Работа газа

• Модель. Работа газа

• <number>

Количество теплоты

• Q = cm(t02-t01) – нагревание (охлаждение)
• Q=m - плавление (отвердевание)
• Q = Lm - парообразование (конденсация)
• Q = qm – сгорание топлива

• <number>

Первый закон термодинамики

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

• <number>

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:
• другая форма записи первого закона термодинамики

• <number>

Адиабатический процесс

• Модель. Адиабатический процесс

• Семейства изотерм (красные кривые) и адиабат (синие кривые) идеального газа.

• <number>

Применение 1 закона термодинамики к изопроцессам

• Все работают с таблицей ( таблицы на столах)

• <number>

Тепловые двигатели

• Машины, преобразующие внутреннюю энергию в механическую работу, называют тепловыми двигателями

• <number>

Термодинамический цикл

• Круговой процесс на диаграмме (p, V).

• <number>

Модель. Термодинамические циклы

• Модель. Термодинамические циклы

• <number>

Тепловой двигатель

• КПД теплового двигателя

• Кпд реальных двигателей:
• турбореактивный - 20 -30%; карбюраторный - 25 -30%,
• дизельный - 35-45%.

• Энергетическая схема тепловой машины: 1 – нагреватель; 2 – холодильник; 3 – рабочее тело, совершающее круговой процесс.

• <number>

Идеальная тепловая машина

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

• Машина работает на идеальном газе.
• 1 - 2 - при тепловом контакте с нагревателем газ расширяется изотермически.
• 2 -3 - газ расширяется адиабатно.
• После контакта с холодильником:
• 3 -4 - изотермическое сжатие.
• 4 -1 - адиабатное сжатие.

• КПД идеальной машины:

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

• <number>

Модель. Цикл Карно

• Модель. Цикл Карно

• <number>

Второй закон термодинамики

• Второй з-н термодинамики указывает направление возможных энергетических превращений и тем самым выражает необратимость процессов в природе.

• Формулировка Р. Клаузиуса: невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.

• Формулировка У. Кельвина: невозможно осуществить такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы получение работы за счет теплоты, взятой от одного источника.
• Невозможен тепловой вечный двигатель второго рода, т.е. двигатель, совершающий механическую работу за счет охлаждения какого-либо одного тела.

• <number>

Процессы, запрещаемые 1 законом термодинамики

• Циклически работающие тепловые машины, запрещаемые первым законом термодинамики: 1 – вечный двигатель 1 рода, совершающий работу без потребления энергии извне; 2 – тепловая машина с коэффициентом полезного действия η > 1

• <number>

Процессы, запрещаемые 2 законом термодинамики

• Процессы, не противоречащие первому закону термодинамики, но запрещаемые вторым законом: 1 – вечный двигатель второго рода; 2 – самопроизвольный переход тепла от холодного тела к более теплому (идеальная холодильная машина)

• <number>