🗊Презентация Раздел физики - термодинамика

Определение: Термодинамика – это раздел физики, в котором изучаются общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия , и процессы перехода между этими состояниями.

Внутренняя энергия. Внутренняя энергия - это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело. U=Kвсех частиц + Пвсех частиц . Идеальный газ – идеализированная модель, согласно которой считают , что: Собственный объём молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объёмом сосуда. Между молекулами отсутствуют силы взаимодействия. Столкновения молекул газа между собой и стенками сосуда абсолютно упругие.

На каждую степень свободы приходится энергия

Способы изменения внутренней энергии:

Теплоемкости Теплоемкость : Удельная теплоемкость: Молярная теплоемкость: Cвязь между молярной теплоемкостью и удельной:

Первое начало термодинамики Опытным путем установлено: Первое начало термодинамики запрещает создание вечного двигателя первого рода (воображаемая машина, которая будучи раз пущена в ход совершала бы работу неограниченно долго, не потребляя энергию извне).

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

Работа в термодинамике: Необходимым условием совершения работы является перемещение тела под действием силы. А - есть функция процесса, результатом совершения работы может быть как изменение внутренней энергии, так и изменение его механической энергии .

Работа газа в изобарном процессе.

Как узнать работу в любом процессе.

Работа в круговом процессе:

Количество теплоты. Количество теплоты есть функция процесса. Результатом передачи количества теплоты является только изменение внутренней энергии этой системы. Тепловые процессы : нагревание и охлаждение. Парообразование и конденсация Если m=1 кг ,тогда L=Q(численно) . L – показывает какое количество теплоты необходимо сообщить телу m=1 кг ,взятому при температуре кипения, чтобы его полностью испарить. Плавление и кристаллизация Сгорание топлива q – удельная теплота сгорания топлива.

Необратимый процесс- процесс ,который может самопроизвольно протекать только в одном направлении , в обратном направлении он может протекать как одно из звеньев более сложного процесса. 1) 2) 3) Переход механической энергии во внутреннюю энергию.

Второй закон термодинамики (формулировка Второй закон термодинамики (формулировка Р. Клаузиуса): невозможен круговой процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии от холодного тела к горячему. Второй закон термодинамики (формулировка Кельвина): Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя, в эквивалентную ей работу. Одна из формулировок второго начала термодинамики: Вечный двигатель второго рода – периодически действующее устройство, совершающее работу за счёт одного источника теплоты, - невозможен.

Круговой процесс. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл) – процесс, при котором система, пройдя ряд состояний, возвращается в исходное. Работа при расширении положительна, при сжатии – отрицательна. Работа за цикл определяется площадью, охватываемой замкнутой кривой.

Обратимые и необратимые процессы Обратимый процесс- процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное. При этом если такой процесс происходит сначала в прямом, а потом в обратном направлении и система возвращается в исходное положение, то в окружающей среде и в этой системе не происходит никаких изменений. Всякий процесс, неудовлетворяющий этим условиям, является необратимым. Обратимые процессы – это идеализация реальных процессов.

Тепловые двигатели Тепловая машина – это машина, в которой внутренняя энергия топлива превращается в механическую.

Задачи: Идеальный одноатомный газ, взятый в количестве n моль , нагревают при постоянно давлении . Какое количество теплоты ∆Q следует сообщить газу , чтобы средняя квадратичная скорость его молекул увеличилась в N раз ? Начальная температура газа равна Т0.(6.9) Поршень массы М ,замыкающий объем V0 с одноатомным газом при давлении р0 и температуре Т0 , толчком приобретает скорость U . Оцените температуру T и объем газа V при максимальном сжатии. Система теплоизолирована . Теплоемкостями поршня и сосуда пренебречь. (8.14) В горизонтально расположенной трубке могут без трения двигаться два поршня массами m1 и m2 ,между которыми содержится идеальный газ в количестве n молей, имеющий температуру T . Поршням толчком сообщают скорости V1 и V2 ,направленные вдоль оси трубы навстречу друг другу. Найти максимальную температуру газа Tmax, если его масса m«m1, m«m2 .Число степеней свободы газа равно I .Система теплоизолирована и находится в вакууме. Теплоемкостью трубы и поршней пренебречь. (8.17)

Один моль идеального газа находится в цилиндре под поршнем при температуре T1 . Газ при постоянном давлении нагревают до температуры T2 , затем при постоянном объеме нагревают до температуры T3 . Далее газ охлаждают при постоянном давлении, и его объем доходит при этом до первоначального значения. Затем газ при постоянном объеме возвращают в начальное состояние. Какую работу совершил газ за цикл?(9.8) На p,V- диаграмме изображены графики двух циклических процессов, которые проводят с одноатомным газом: 1-2-3-4 и 1-3-4-1 . У каждого из циклов КПД больше и во сколько раз?(9.11) В ходе цикла Карно рабочее вещество получает от нагревателя количество теплоты Qв=300 кДж. Температуры нагревателя и холодильника равны соответственно Тн = 450 К и Тх = 280 К.Определите работу А, совершаемую рабочим веществом за цикл.(9.2) В сосуд, содержащий воду массой m1= 2 кг при температуре t1 = 5, положили кусок льда массой m2 = 5 кг при температуре t2= -40. Найти температуру и объем смеси после установления равновесия. (10.1)

m1 1+m1m2 1 + m1m2 2 + m2 2 – m1 1+ 2m1 1m2 2–m2 2 m1 1+m1m2 1 + m1m2 2 + m2 2 – m1 1+ 2m1 1m2 2–m2 2 +i RT= i RTmax m1m2( 1+ 2 +2 1 2) m1m2( 1+ 2)+i RT(m1+m2) Tmax =