Презентация «Первый закон термодинамики». 10 класс.

Первый закон термодинамики  

- это закон сохранения и превращения энергии в применении к тепловым процессам.

Внутренняя энергия тела может изменяться двумя способами:

1. При совершении механической работы

Совершая работу, можно добыть огонь, т. е. нагреть дерево до температуры, превышающей температуру его воспламенения.

В 1798 году Бенджамин Румфорд

(англо-американский учёный и изобретатель):

вода нагревается в процессе совершаемой

при сверлении работы.

В 1847 году Джеймс Джоуль

(английский физик, внесший значительный

вклад в становление термодинамики):

груз заставлял лопасти, погруженные в воду, вращаться, в результате чего вода нагревалась.

1 Дж механической работы ∼ 1 Дж количества теплоты

2. Без совершения механической работы – при теплообмене.

конвекция

теплопроводность

излучение

Количество теплоты Q

- это энергия, которую тело получает (или отдает)

при теплообмене.

Первый закон термодинамики

Изменение внутренней энергии ΔU системы

при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил А и количества теплоты Q, переданного системе:

𝚫 U = A + Q

Вторая формулировка

первого закона термодинамики

Количество теплоты Q, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии ΔU и на совершение системой работы над внешними телами:

Q = 𝚫 U + Aʹ

Первый закон термодинамики

для изохорного процесса: V=const; m=const

A ʹ = 0 ⟹ Q = 𝚫U

изохорное охлаждение Q ˂0; 𝝙 U˂0

изохорное нагревание

Q ˃0; 𝝙 U˃0

P

0 V

Система уменьшает свою внутреннюю энергию, отдавая тепло окружающим телам.

Все количество теплоты, переданное системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии.

Первый закон термодинамики

для изотермического процесса: T=const; m=const

𝚫 U = 0 ⟹ Q = Аʹ

изотермическое расширение

Аʹ˃0

изотермическое сжатие Аʹ˂0

P

0 V

Все количество теплоты, переданное системе, расходуется на совершение этой системой механической работы.

Вся работа внешних сил выделяется в виде тепла.

Первый закон термодинамики

для изобарного процесса: Р=const; m=const

Q = 𝚫U + Аʹ

изобарное нагревание (расширение)

изобарное охлаждение (сжатие)

P

0 V

Часть тепла расходуется на совершение работы, а часть – на увеличение внутренней энергии системы.

Часть тепла система отдает за счет уменьшения внутренней энергии.

Первый закон термодинамики для адиабатного процесса: Q=0

𝚫 U = -Аʹ

адиабатное сжатие А' 0

Внутренняя энергия системы увеличивается

за счет работы внешних сил.

0, ΔU Система совершает механическую работу только за счет уменьшения своей внутренней энергии. " width="640"

Первый закон термодинамики для адиабатного процесса: Q=0

𝚫 U = -Аʹ

адиабатное расширение А' 0, ΔU

Система совершает механическую работу только за счет уменьшения своей внутренней энергии.

Сравнительный ход изотермы и адиабаты

При изотермическом расширении давление падает:

уменьшается концентрация частиц газа, удары частиц по стенкам сосуда становятся реже.

Однако интенсивность этих ударов остаётся прежней: температура газа не меняется, не меняется и средняя кинетическая энергия его частиц.

Сравнительный ход изотермы и адиабаты

При адиабатном расширении:

уменьшается концентрация частиц,

падает температура газа.

Удары частиц становятся не только более редкими, но и более слабыми.

Адиабата убывает быстрее изотермы.

Одним из главных процессов, приводящих к образованию облака, является процесс адиабатного расширения воздуха при его подъеме над поверхностью земли.

Нагретый воздух поднимается вверх и расширяется, так как атмосферное давление падает с увеличением высоты. Это расширение сопровождается значительным охлаждением. В результате водяные пары конденсируются и образуются облака.