Основы термодинамики Теплообмен Фазовые переходы Тепловой баланс СЕМЁШКИНА Наталья Игоревна учитель физики ГОУ СОШ 376 Санкт - Петербурга. - презентация

1 Основы термодинамики Теплообмен Фазовые переходы Тепловой баланс СЕМЁШКИНА Наталья Игоревна учитель физики ГОУ СОШ 376 Санкт - Петербурга

2 СОДЕРЖАНИЕ 1.Температура.Температура. 2.Измерение температуры. ТермометрыИзмерение температуры. Термометры 3.Температурные шкалыТемпературные шкалы 4.Абсолютная температураАбсолютная температура 5.Температура в окружающем миреТемпература в окружающем мире 6.Теплопередача, теплообмен.Теплопередача, теплообмен. 7.Нагревание и охлаждение вещества. Удельная теплоёмкость вещества.Нагревание и охлаждение вещества. Удельная теплоёмкость вещества. 8.Агрегатные состояния ве щ ества.Агрегатные состояния ве щ ества. 9.Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления.Плавление и кристаллизация. Удельная теплота плавления. 10.Парообразование и конденсация. Удельная теплота парообразования.Парообразование и конденсация. Удельная теплота парообразования. 11.График основных тепловых процессовГрафик основных тепловых процессов 12.Горение топлива. Удельная теплота сгорания топлива.Горение топлива. Удельная теплота сгорания топлива. 13.Уравнение теплового баланса.Уравнение теплового баланса. САЙТЫ для любознательных и самостоятельной работы:

3 Температура Важнейшим внутренним параметром газа является температура, чувствительность к которой заложена в живых системах, однако она субъективна («степень нагретости тела»). Температура - характеристика внутреннего состояния макроскопической системы – состояния теплового равновесия. Температура – термодинамический параметр, одинаковый во всех частях термодинамической системы, находящейся в тепловом равновесии. Температуры тел, находящихся в тепловом контакте, выравниваются.

4 Термометры. Жидкостный термометр (ртуть: температура от -38 до 2600С; глицерин: от – 50 до 1000С) – тепловое расширение. Термопара (температура от -269 до С). Термисторы (зависимость сопротивления от температуры). Манометрические (зависимость давления от температуры). Газовые термометры – тепловое расширение. Акустические, магнитные и др. Измерение температуры. 1. Тело необходимо привести в тепловой контакт с термометром. 2. Термометр должен иметь массу значительно меньше массы тела. 3. Показание термометра следует отсчитывать после наступ­ления теплового равновесия. Подумайте, какие термометры представлены на рисунках

5 Температурные шкалы: Шкала Цельсия 0 0 С. С – таяние люда, С – кипение воды (изначально – наоборот). Шкала Реомюра. 0 0 С R, С – 80 0 R. 1 0 R=1,25 0 С. Шкала Фаренгейта. 0 0 С=32 0 F, С=212 0 F t 0 C=5/9(t 0 F-32). Недостаток этих шкал – произвольность выбора реперных точек (точек отсчета), их зависимость от внешних условий.

6 Температура абсолютного нуля не зависит от внешних условий и одинакова для всех веществ. АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

7 Самая низкая температура Абсолютный нуль по шкале Кельвина (0 K) соответствует –273,15° по шкале Цельсия. Самая низкая температура, 2·10–9 K (двухмиллиардная часть градуса) выше абсолютного нуля, была достигнута в двухступенчатом криостате ядерного размагничивания в Лаборатории низких температур Хельсинкского технологического университета, Финляндия, группой учёных под руководством профессора Олли Лоунасмаа, о чём было объявлено в октябре 1989 г. Самая высокая температура Она получена в центре взрыва термоядерной бомбы – около млн°C. Максимальная температура, достигнутая в ходе управляемой термоядерной реакции на испытательной термоядерной установке ТОКАМАК в Принстонской лаборатории физики плазмы, США, в июне 1986 г., составляет 200 млн°C.

8 ТЕПЛОПЕРЕДАЧА Теплопередача (теплообмен) - процесс изменения внутренней энергии без совершения работы. Количественная характеристика - количество теплоты - часть изменения внутренней энергии, происходящего в процессе теплопередачи. Обозначается Q. Единицы измерения: Дж, кал (калория). 1 кал = 4,19 Дж.

9 3. Излучение - вид теплопередачи, при котором энергия передается с помощью электромагнитных волн (преимущественно инфракрасного диапазона). Может происходить в вакууме. 1. Теплопроводность - вид теплопередачи, при котором энергия передается от более нагретого участка тела к менее нагретому, благодаря движению и взаимодействию частиц тела. Характерна для твердых тел. 2. Конвекция - вид теплопередачи, при котором энергия передается потоками (струями) вещества. Характерна для жидкостей и газов. ВИДЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

10 Изменение температуры: (Шкала Цельсия) Q = cm(t 02 -t 01 ) Q = cm t РАСЧЁТ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ Изменение температуры. (Шкала Кельвина) Q = cm(Т 2 -Т 1 ) = cm Т. Величина с называется удельной теплоемкостью. Она характеризует тепловые свойства вещества по его способности к изменению температуры. Удельная теплоемкость показывает на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг данного вещества при изменении его температуры на 1 К. Единица измерения Дж/кг.К. Q=C T. Величина С называется теплоемкостью тела. С=сm. Q = c v T. Величина c называется молярной теплоемкостью (теплоемкость 1 моля вещества).

11 Газ Твёрдое тело Жидкость ИСПАРЕНИЕИСПАРЕНИЕ (ГЖ) КИПЕНИЕ (ГЖ) КОНДЕНСАЦИЯ (ГЖ) СУБЛИМАЦИЯ (Т.Т.Г) ДЕСУБЛИМАЦИЯ (ГТ.Т.) ПЛАВЛЕНИЕ (ГЖ) КРИСТАЛЛИЗАЦИЯКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ (ГЖ) ОТВЕРДЕВАНИЕ (ГЖ)

12 Плавление и отвердевание вещества. Q= m. - удельная теплота плавления Удельная теплота плавления показывает на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг данного вещества при его полном переходе из твердого состояния в жидкое (при температуре плавления). Зависит от внешних условий. Единица - Дж/кг. При плавлении и отвердевании (кристаллизации) температура остается неизменной пока вещество не перейдет в одну фазу. Энергия при плавлении тратится на разрушение кристаллической решетки. При отвердевании Q = - m.

13 Q = Lm = rm ПАРООБРАЗОВАНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ Парообразование и конденсация вещества. Q = Lm = rm. L ( r ) - удельная теплота парообразования. Удельная теплота парообразования показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг данного вещества при полном превращении жидкости в пар (при температуре кипения). Зависит от внешних условий. Единица L ( r ) Дж/кг. При кипении температура остается постоянной. Энергия тратится на разрыв связей между молекулами. При конденсации Q = -Lm = -rm.

14 t, o C t, c Ш II III IV VI V VII VIII IX X ГРАФИК ОСНОВНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ I – нагревание твердого тела; II – плавление твердого тела; III – нагревание жидкости; IV – кипение; V – нагревание газа; VI – охлаждение газа; VII – конденсация; VIII – охлаждение жидкости; IX – кристаллизация (отвердевание); X – охлаждение твердого тела. Соотнесите фотографию и фильм с соответствующими частями графика

15 q - удельная теплота сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива показывает сколько энергии выделяется при полном сгорании 1 кг данного вещества. Единица q - Дж/кг. Сгорание - соединение с кислородом. При горении изменяется взаимное расположение частиц вещества, следовательно, меняется их потенциальная энергия, а значит, внутренняя энергия вещества. Вещества, при горении которых выделяется энергия, являются топливом. Q = qm Сгорание топлива

16 Q 1 + Q 2 + Q = 0 уравнение теплового баланса Qпереданное = Qполученное Q полученное > 0, Q выделенное