Термодинамика

Внутренняя энергия и способы ее изменения Первый закон термодинамики

Внутренняя энергия – это энергия движения и взаимодействия молекул, из которых состоит тело. U=E +E kп Внутренняя энергия тела зависит Внутренняя энергия тела зависит от температуры и объема. от температуры и объема. Внутренняя энергия идеального газа не зависит от объема, так как молекулы газа не взаимодействуют друг с другом. Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна абсолютной температуре.

Способы изменения внутренней энергии совершение работы теплопередача Первый закон термодинамики

Работа газа Вопросы 1. Сделать рисунок, поясняющий работу газа при расширении. поясняющий работу газа при расширении. 2. Формула работы газа ( без вывода ). 3. Связь работы газа с работой внешних сил.

Работа газа

Первый закон термодинамики Так как А = - А Количество теплоты, переданное газу, расходуется на изменение его внутренней энергии и на совершение им работы.

Адиабатный процесс Вопросы : 1. Определение. 2. Понятие теплоизолированной системы. 3. Примеры процесса в природе и технике.

Адиабатный процесс

Первый закон термодинамики для различных тепловых процессов изотермический изохорный изобарныйадиабатный T - const V - const P - const Q - const Q =A U = 0 Q = U A = 0 Q = U+A U = - A Q = 0

Устройство и принцип действия тепловых двигателей

Тепловой двигатель – это устройство, в котором внутренняя энергия сгораемого топлива превращается в механическую работу. Виды тепловых машин : 1. Двигатель внутреннего сгорания ( ДВС ) 1. Двигатель внутреннего сгорания ( ДВС ) а ) карбюраторный двигатель а ) карбюраторный двигатель б ) дизельный двигатель б ) дизельный двигатель в ) реактивный двигатель в ) реактивный двигатель 2. Паровые и газовые турбины. 2. Паровые и газовые турбины.

1680 год Английский физик Деви Папин изобрёл паровой котёл. Первые тепловые двигатели 1774 год Английский изобретатель Джеймс Уатт построил первую универсальную паровую машину.

1770 год Французский инженер Жан Кюньо построил первую самодвижущуюся тележку, предназначенную для передвижения артиллерийских орудий. Первый паровой автомобиль « Младший брат » - паровоз 1803 год Английский изобретатель Ричард Тревитик сконструировал первый паровоз.

Двигатель внутреннего сгорания 1860 год Французский механик Ленуар изобрел двигатель внутреннего сгорания год Немецкий изобретатель Отто сконструировал четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания.

Двигатель Дизеля 1896 год Немецкий инженер Рудольф Дизель сконструировал двигатель внутреннего сгорания, в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. Новый мотор представлял собой агрегат высотой в три метра, который при 173 об / мин выдавал от 18 до 29 л. с., а КПД составил 26%, что вдвое выше, чем у паровой машины.

Мощность турбины – 340 мегаватт – соответствует мощности тринадцати « Боингов 747»; КПД – более 60 %. Самая мощная газовая турбина в мире

Принцип действия ДВС

Схема теплового двигателя

КПД тепловой машины Максимальное значение КПД идеальной тепловой машины Сади Карно Q

Газовая турбина - 55% Дизельный двигатель - 38% Реактивный двигатель - 30% Карбюраторный двигатель - 25% Паровая турбина - 25% Коэффициент полезного действия некоторых тепловых машин

Экологические последствия работы тепловых двигателей Интенсивное использование тепловых машин на транспорте и в энергетике ( тепловые и атомные электростанции ) ощутимо влияет на биосферу Земли. Хотя о механизмах влияния жизнедеятельности человека на климат Земли идут научные споры, многие ученые отмечают факторы, благодаря многие ученые отмечают факторы, благодаря которым может происходить такое влияние :

Парниковый эффект – повышение концентрации углекислого газа ( продукт сгорания в нагревателях тепловых машин ) в атмосфере. Углекислый газ пропускает видимое и ультрафиолетовое излучение Солнца, но поглощает инфракрасное излучение, идущее в космос от Земли. Это приводит к повышению температуры нижних слоев атмосферы, усилению ураганных ветров и глобальному таянию льдов. Прямое влияние ядовитых выхлопных газов на живую природу ( канцерогены, смог, кислотные дожди от побочных продуктов сгорания ). Разрушение озонового слоя при полетах самолетов и запусках ракет. Озон верхних слоев атмосферы защищает все живое на Земле от избыточного ультрафиолетового излучения Солнца.

Влажность воздуха Вопросы : 1. Понятие динамического равновесия и насыщенного пара. насыщенного пара. 2. Определение влажности воздуха. 3. Какими величинами характеризуется влажность ? Их определение. влажность ? Их определение. 4. Устройство и принцип действия психрометра ( устно ). психрометра ( устно ). 5. Измерение относительной влажности ( работа с таблицей ). ( работа с таблицей ).

Кристаллы и аморфные тела

1 простая кубическая решетка ; 2 гранецентрированная кубическая решетка ; 3 объемно - центрированная кубическая решетка ; 4 гексагональная решетка. Простые кристаллические решетки : Кристаллы – твердые тела, атомы которых занимают строго определенное положение в пространстве.

Упаковка атомов и пространственная решетка поваренной соли Галит единственный в природе минерал, который люди употребляют в пищу.

Свойства : Свойства : Алмаз необычно тверд, Алмаз необычно тверд, прозрачен, диэлектрик. прозрачен, диэлектрик. Графит мягок, легко расслаивается, Графит мягок, легко расслаивается, непрозрачен, электропроводен. непрозрачен, электропроводен. Если нагреть графит до температуры К под давлением 1010 Па, то произойдет перестройка кристаллической решетки, в результате чего графит превратится в алмаз. Так получают искусственные алмазы. Упаковка атомов и пространственная решетка атомов алмаза и графита Алмаз и графит

причудливая, но симметричная форма кристаллов льда фианиты фианиты ( синтетические монокристаллы ) ( синтетические монокристаллы ) платиновые поликристаллы монокристаллы граната Виды кристаллов монокристаллы поликристаллы

Снежинка – это совокупность кристаллов льда. это совокупность кристаллов льда., Самое удивительное в снежинках то, что ни одна из них не повторяет другую. Структуру снежинок определяют первичные кристаллы льда, состоящие из пяти молекул воды.

Исследования знаменитого японского ученого Масару Эмото показывают, что форма кристаллов льда, образующихся при замерзании воды, изменяется в зависимости от того, какую над этой водой исполняют музыку. Чайковский « Лебединое озеро » Битлз «Yesterday! Моцарт « Симфония 40» весна зималетоосень Вивальди « Времена года »

Кристаллы льда реагируют и на слова … реагируют и на слова … Слово « ангел » породило кольцо маленьких изящных кристалликов, а слово « дьявол » – угрожающего вида вздутие. Когда показывали воде оскорбительные слова, кристаллы не образовывались. « ангел » « дьявол » « спасибо » « ты дурак » « мудрость » « я тебя убью » « я тебя убью »

Вода способна реагировать на очень широкий спектр электромагнитных колебаний … Образцы дистиллированной воды помещались рядом с … телевизором компьютером мобильным телефоном

Анизотропия – зависимость свойств кристаллов зависимость свойств кристаллов от выбранного направления. от выбранного направления.

Кристаллы имеют определенную температуру плавления. T (k) время плавление Золото 1064 Золото 1064 Олово 232 Олово 232 Чугун 1200 Чугун 1200 Лед 0 Вольфрам 338 Вольфрам 338 Ртуть - 39 Сталь 1500 Сталь 1500 Калий 63 Температура плавления некоторых веществ некоторых веществ ( в градусах Цельсия )

Вопросы : 1. В чем отличие аморфных тел от кристаллов ? 2. Примеры аморфных тел. 3. Почему аморфные тела называют промежуточным звеном между твердыми промежуточным звеном между твердыми телами и жидкостями ? телами и жидкостями ? 4. Возникла ли бы профессия стеклодува, если бы стекло было кристаллическим если бы стекло было кристаллическим телом, а не аморфным ? телом, а не аморфным ?

Отличие аморфных тел от кристаллов 1. Нет строгого порядка в расположении атомов. 2. Аморфные тела изотропны ( свойства одинаковы по всем направлениям ) ( свойства одинаковы по всем направлениям ) 3. Нет определенной температуры плавления. кристаллический и аморфный кварц T (k) время