Термодинамика
- Термодинамика – раздел физики, изучающий возможности использования внутренней энергии тел для совершения механической работы.
Основы термодинамики
- Чем занимается термодинамика
- Чем отличается термодинамика от МКТ
- Внутренняя энергия: из чего складывается
- Ф-ла для вычисления внутр. энергии
- От чего зависит внутр. энергия идеального газа
- От чего зависит
внутренняя энергия
реального газа
ν RT
PV=
Молекулы реальных газов имеют сложную форму. Внутренняя энергия зависит от числа степеней свободы
V=0
V
Исчезла?
W =
Внутренняя энергия – сумма кинетической энергии хаотического теплового движения частиц(атомов или молекул) тела и потенциальной энергии их взаимодействия.
Работа совершаемая газом, равна произведению среднего давления газа на изменение объема
Работа газа
P=F/S. F=PS
A=F(h2-h1) V=Sh
A=PS(h2-h1)= PV2-PV1
A I =P∆V- работа газа
A I =P∆V =- A –
А- работа над газом
Теплообмен – процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы
- Количество теплоты– это энергия, передаваемая телу извне или приобретаемая им в результате теплообмена
Способы изменения внутренней энергии тел
Работа
Трение
Сжатие
Растяжение
Теплопередача
Дробление
Конвекция
Теплопередача
Химические реакции
Излучение
Эндотермические
Экзотермические
T 0
Нагревание пара
Охлаждение
пара
кипение
конденсация
Охлаждение
жидкости
Нагревание
жидкости
отвердевание
плавлениее
Охлаждение
твердого тела
Нагревание твердого тела
t. мин
холод
Тепло
Первый закон термодинамики:
- Количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы
над внешними телами А‘:
- Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного к системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее:
А=Р∆ V
процесс
Неизменная величина
( const)
Изохорный
Величина, равная 0
V, ∆V=0
Изотерми
ческий
Изобарный
Á = P∆V=0
T, ∆T=0
На что тратится кол-во теплоты
∆ U=0
P, ∆P=0
Адиабат
ный
Q=∆U
Q= Á
∆ U=3/5Q
∆ U=3/2A
A=2/3U
Q, ∆Q=0
Q=∆U+Á
∆ U=Á
№ 1. Системе передано 150кДж энергии. Найди изменение внутренней энергии и работу, если процесс а) изохорный
б) изотермический,в) изобарный
№ 2. Система изобарно совершила работу 450кДж. Найди изменение ее внутр. энергии и кол-во теплоты, переданное системе.
- № 1. Системе передано 60 кДж энергии. Найди изменение внутренней энергии и работу, если процесс а) изохорный
- б) изотермический,в) изобарный
- № 2. Система изобарно совершила работу 30 кДж. Найди изменение ее внутр. энергии и кол-во теплоты, переданное системе.
- № 3.Сколько горячей воды t =70 0 С надо смешать с холод. массой 15кг и t =20 0 С, чтобы температура смеси стала 40 0 С ?
Самостоятельная работа
№ 1. Системе передано 200 (300) кДж энергии. Найди изменение внутренней энергии и работу, если процесс а)изохор- ный;б) изотермический, в) изобарный
№ 2. Сколько холод. воды t =25 0 С надо смешать с горячей массой 12кг и t =75 0 С, чтобы температура смеси стала 35 0 С ?
№ 2. Сколько горячей воды t =82 0 С надо смешать с холод. массой 16кг и t =17 0 С, чтобы температура смеси стала 42 0 С ?
Самостоятельная работа
№ 2. Холодную воду массой18кг и t =25 0 С смешали с горячей массой 9кг и t =70 0 С. Найди температуру смеси.
- 1.При изохорном процессе газу передано кол-во теплоты 24•10 8 Дж.Ч ему равно изменение внутр. энергии и работа газа?
- 2.От чего зависит внутренняя энергия макроскопического тела?
- 3.В идеальном тепловом двигателе температура нагрев. в 1,5 раза выше температуры хол. Нагреватель передал газу 600 кДж теплоты. Какую работу совершил газ?
- 4.Сколько угля надо сжечь для того, чтобы нагреть воду массой 20кг от 20 0 С до 100 0 С. Если КПД нагревательной установки 10%.
-
- 5.Сколько холодной воды t =15 0 С надо смешать с горячей массой 8кг и t =65 0 С, чтобы температура смеси стала 40 0 С ?
- 6. Тепловая машина за время работы получила от нагревателя 3,6МДж энергии и передала холодильнику 2,88МДж энергии. Вычисли КПД тепловой машины и сравни с максимально возможным КПД, если Тн=300 0 С, а Тх=182 0 С.
- 7.Какое количество теплоты необходимо для плавления серебряной цепочки массой 25 г, взятой при тем-ре 22 0 С?
- 8. При кипении воды было затрачено 230 кДж энергии Найдите массу испарившейся воды.
- 9.В сосуд, содержащий 2л воды при температуре +50 0 С, опустили кусок льда массой 1кг при т-ре -10 0 С.Какая температура установится в сосуде? .(с л =2100 Дж/кг 0 С, λ=334кДж/кг, с в =4200 Дж/кг 0 С)