Термодинаміка Це галузь науки, що вивчає взаємні перетворення різних видів енергії, зв»язані з переходом енергії у формі теплоти і роботи.

На стіл з певної висоти падає пластилінова кулька. Дайте відповідь на запитання: 1. Яку енергію мала кулька на початок руху? 2. Чи відбувався перехід енергії під час падіння? Який саме? 3. Яку енергію мала кулька безпосередньо перед ударом? Куди поділася ця енергія? 4. Що сталося з кулькою і плитою? 5. Якщо терти лід за температури 0 °С, він буде перетворюватись на воду, температура якої також 0 °С. На що ж перетворюється в цьому експерименті механічна енергія?

Внутрішня енергія це сума кінетичної енергії хаотичного руху молекул і потенціальної енергії взаємодії молекул одна з одною. Внутрішня енергія функція стану U = f(T).

Робота в термодинаміці

Графіки ізопроцесів І зобарний процес (p-const)Ізотермічний процес (T-const)

Мета: формувати вміння учнів застосовувати перший закон термодинаміки до ізопроцесів; ввести поняття адіабатного процесу.

Назад

Завдання 1 Продовжити речення: 1.Термодинаміка це … 2.Засновники термодинаміки …… 3.Внутрішня енергія тіла це … 4.Внутрішню енергію тіла можна змінити … (способи зміни ?) 5.Існують такі способи теплопередачі… 6.Є такі формули для розрахунку кількості теплоти …

І. Які процеси зміни стану ідеального газу ви знаєте? 1. Т=const Ізотермічний 2. P=const Ізобарний 3. V=const Ізохорний

ІІ. Як графічно визначається робота при розширенні газу ? Робота чисельно рівна площі під графіком процесу на діаграмі (p, V).

ІІІ. На малюнку зображено три різні процеси, що переводять газ із стану (1) в стан (2). У якому випадку газ виконує найбільшу роботу?

Завдання 2 Задача Яку роботу виконав 1 моль повітря під час ізобарного нагрівання на 20 К ? =1моль Т=20 К А-? Робота газу в ізобарному процесі А=рV. Запишемо рівняння Мендєлєєва-Клапейрона для початкового і кінцевого станів газу : Отже Так якто Відповідь. Газ виконав роботу 166,2 Дж

Закон збереження і перетворення енергії, поширений на теплові явища, називають першим законом термодинаміки. І закон: зміна внутрішньої енергії системи у випадку переходу її з одного стану в інший дорівнює сумі роботи зовнішніх сил і кількості теплоти, переданої системі:

Перший закон термодинаміки (загальний вигляд) U=Q +А' Q=U+А А'=-А Робота виконана системою над зовнішніми силами (вважається відємною) Робота виконана зовнішніми силами над системою (вважається додатною) задача

1. Ізотермічний процес При ізотермічному процесі температура газу, не змінюється, відповідно не змінюється і внутрішня енергія газу. ΔU = 0. Перший закон термодинаміки для ізотермічного процесу записується Q = A

2. Ізобарний процес При ізобарному процесі А = р V Q = U+pV Перший закон термодинаміки для ізобарного процесу записується

3. Ізохорний процес V=const Оскільки V=0 то А=0 Перший закон термодинаміки для ізохорного процесу записується Q = U

4. Адіабатний процес процес зміни стану газу, який відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем Q=0 Перший закон термодинаміки для адіабатного процесу записується U=-A

Процес зміни стану газу Одержана кількість теплоти, Q Виконана pобота, A Зміна внутрішньої енергії, U Перший закон термодина- міки Формулювання першого закону ТД Ізотермічне розширення Т=const Q>0A>0U=0Q=A Уся передана газу кількість теплоти йде на виконання ним роботи Ізобарне розширення P=const Q>0A>0U>0Q=U+A Підведена до газу кількість теплоти йде на зміну його внутрішньої енергії і виконання роботи Ізохорне нагрівання V=const Q>0A=0U>0Q=U Уся підведена до газу кількість теплоти йде на зміну його внутрішньої енергії Адіабатне розширення Q=0A>0U<0A=- U При розширенні газу виконується робота за рахунок внутрішньої енергії газу

Завдання 3 Задача Для ізобарного нагрівання 800 моль одноатомного газу на 500 К було затрачено 9,4 МДж теплоти. Визначити роботу газу та зміну внутрішньої енергії. U=5 МДж, А=4,4 МДж Відповідь: U=5 МДж, А=4,4 МДж А-? U-? =800 моль Т=500 К Q=9,4 МДж Запишемо перший закон термодинаміки Q=U+А (1) Зміна внутрішньої енергії одноатомного газу З рівняння 1 визначимо роботу газу А= Q -U

Завдання 4 Встановити відповідність означеннями і назвами фізичних величин. 1.Вміст водяної пари в 1 метрі кубічному повітря 2. Температура, за якої водяна пара стає насиченою 3. Кількість теплоти, яку одержує 1 кг речовини в разі зміни її температури на 1 К 4. Кількість теплоти, необхідна для перетворення за сталої температури 1 кг рідини в пару А. Абсолютна вологість Б. Питома теплоємність В. Питома теплота пароутворення Г. Відносна вологість Д. Точка роси АБВГД Х Х Х Х

Варіант 1 1.Ідеальний газ виконав роботу 400 Дж і при цьому його внутрішня енергія збільшилась на 100 Дж. Яку кількість теплоти отримав чи віддав газ у цьому процесі? А) газ отримав 500 Дж; Б) газ отримав 300 Дж; В) газ віддав 500 Дж; Г) газ віддав 300 Дж. 2.На графіку показано процес зміни стану одноатомного газу. Газ віддає 500 кДж теплоти. Робота зовнішніх сил дорівнює А) 0 кДж; Б) 25 кДж; В) 50к Дж; Г) 100 кДж. 3.Яка умова з наведених нижче виконується при адіабатному розширенні газу? А) Q=-A; Б) Q=A; В) A=0; Г) A=0; Д) U=0; Е) Q=0. Варіант 2 1. Ідеальний газ отримав 300 Дж теплоти і його внутрішня енергія збільшилась на 100 Дж. При цьому: А) газ виконав роботу 400 Дж; Б) газ виконав роботу 200 Дж; В) над газом виконали роботу 400 Дж; Г) над газом виконали роботу 200 Дж. 2. На графіку показано процес зміни стану одноатомного газу. Газ виконує роботу 3 кДж. Яку кількість теплоти отримав газ? А) 1 кДж; Б) 3 кДж; В) 4 кДж; Г) 16 кДж. Яка умова з наведених нижче виконується при адіабатному стисканні газу? А) Q=-A; Б) Q=A; В) A=0; Г) A=0; Д) U=0; Е) Q=0.