Презентация к уроку физики в 10 классе на тему "Внутренняя энергия. Работа в термодинамике"

10 класс ФИЗИКА

Внутренняя энергия. Работа в термодинамике

Автор презентации: Попов Дмитрий Сергеевич

Сегодня мы приступаем к изучению раздела, который называется термодинамикой. Как наука термодинамика появилась в середине 19 века после открытия закона сохранения энергии.

Термодинамика – это наука, изучающая тепловые явления без учёта молекулярного строения тел.

Термодинамика изучает тепловые явления без учета молекулярного строения тел.  Иначе говоря, в термодинамике все тела характеризуются макроскопическими параметрами, такими, как давление, объём и температура.

Важнейшей величиной в термодинамике является внутренняя энергия, поэтому, именно с этой темы мы и начнем.

Внутренняя энергия тела — это суммарная кинетическая и потенциальная энергия всех частиц, входящих в данное тело.

Рассмотрим внутреннюю энергию идеального газа. Напоминаю, что  идеальный газ — это модель реального газа, согласно которой, все молекулы этого газа двигаются беспорядочно и взаимодействуют друг с другом только при соударениях.  Таким образом, мы можем сказать, что потенциальная энергия молекул идеального газа стремится к нулю. Значит, внутренняя энергия равна суммарной кинетической энергии всех молекул газа:

Напоминаю также, что недавно мы вывели формулу, характеризующую зависимость средней кинетической энергии молекул от температуры:

Тогда внутренняя энергия будет равна произведению средней кинетической энергии молекулы и числа молекул:

В свою очередь, число молекул определяется как произведение количества вещества и числа Авогадро:

Итак, если мы подставим эти результаты в уравнение для внутренней энергии, то получим выражение, зависящее только от температуры и от количества вещества:

Напоминаю, что произведение постоянной Больцмана и постоянной Авогадро — это универсальная газовая постоянная:

Таким образом, мы вывели уравнение, описывающее внутреннюю энергию идеального газа.

Возникает вопрос: как вычислить энергию многоатомного газа, то есть газа, который состоит не из отдельных шариков, а из более сложных молекул. В этом случае необходимо ввести понятие степени свободы.

Степень свободы — это число возможных независимых движений частиц.

Внутренняя энергия многоатомного газа зависит от степени свободы :

где i – это степень свободы.

Работа в термодинамике

Гелий массой 15 г нагревается от 300 К до 400 К. Найдите работу, совершенную при этом процессе, считая гелий одноатомным идеальным газом.

По учебнику изучите параграфы 73,74.

Выполните задания:

Выполните задания: