Инфоурок / Физика / Конспекты / Конспект урока Адиабатный процесс
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 21 ОКТЯБРЯ!

Конкурс "Законы экологии"

Конспект урока Адиабатный процесс

библиотека
материалов

Адиабатный процесс. Циклический процесс. Цикл Карно.

Цель: изучить адиабатный процесс; рассмотреть особенность цикла Карно.


Ход урока:

  1. Организационный момент.

  2. Проверка домашнего задания: - проверка таблиц; - устный опрос по таблице

  3. Изучение нового материала:

Адиабатный процесс – это процесс, протекающий в теплоизолированной системе.

Реально ли создать идеальной теплоизоляции? Конечно же нет! Давайте попробуем тогда подобрать условия, чтоб можно было бы приблизить максимально к ним. (ответы и предположения детей фиксируется на доске в виде кластера)



Если анализировать на основе первого закона термодинамики, то Q=0, A=-U. Следовательно, при расширении происходит понижение температуры. Так как A=-U, а это возможно только при Т<0. При адиабатном сжатии происходит повышение температуры.

При протекании адиабатного процесса теплоемкость = 0.

Расскажите самостоятельно на основе примеров протекание адиабатного процесса: накачивание велосипедной камеры, дизельные двигатели, в атмосфере.

Стр. 180 – найли ответ:

  1. Что такое двигатели?

  2. Каким общим свойством они обладают? Почему?

  3. Какие два процесса включают циклические процессы

  4. Что называют прямым циклом?

  5. Укажите КПД прямого цикла

  6. Почему его называют термический?

  7. Рис. 5.8 составьте самостоятельно последовательность у доски


Идеальная тепловая машина Карно – это машина работающая на идеальном газе без потери энергии.


Рабочим телом в машине Карно является идеальный газ, который периодически повторяет один и тот же цикл изменения своего состояния. Он получил название цикла Карно, а подобные процессы называются круговыми или циклическими.

КПД идеальной тепловой машины Карно имеет следующее значение:

C:\Program Files\Phisics\10rus\images\f3_9.gif

  1. Закрепление. Решение задач

Задача № 2.

В вертикальном цилиндре под тяжелым поршнем находится кислород массой 2 кг. Для повышения температуры на 5oК ему сообщили количество теплоты 9160 Дж. Найдите работу, совершенную газом при расширении, и увеличение его внутренней энергии. Молярная масса кислорода 32·10-3 кг/моль.

Решение:

Работа, совершенная газом, определяется по формуле:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_3.gif.

Подставляя численные значения, получим:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_4.gif.

Проверим размерность:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_5.gif.

Чтобы найти увеличение внутренней энергии газа, воспользуемся первым законом термодинамики:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_6.gif.

Подставляя численные значения, получим:

ΔU = 9160-2597=6563.

Ответ: работа, совершенная газом, составила 2597 Дж, при этом его внутренняя энергия увеличилась на 6563 Дж.

Задача № 3.

Кислород массой 0,1 кг сжимается адиабатически. Температура газа при этом возрастает от 273oК до 373oК. Чему равно приращение внутренней энергии и работа, совершенная при сжатии газа?

Решение:

Запишем первый закон термодинамики:

Q = ΔU + A′.

При адиабатном процессе Q = 0, следовательно, ΔU = - A′.

Как известно, внутренняя энергия идеального одноатомного газа равна:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_7.gif,

Но, так как кислород – двухатомный газ, то получим:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_8.gif.

M = 32·10-3 (кг/моль).

Проверим размерность:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_9.gif.

Подставим численные значения:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_10.gif (кДж).

Тогда совершенная работа равна: А = А′ = 6,5 (кДж).

Ответ: приращение внутренней энергии равно 6,5 кДж.

Задача №4.

Идеальная тепловая машина работает по циклу Карно. При этом 80% тепла, получаемого от нагревателя, передается холодильнику. Количество тепла, получаемое от нагревателя равно 1,5ккал. Найти: 1) КПД цикла, 2) работу, совершенную при полном цикле.

Решение:

КПД тепловой машины определяется формулой:

η = (Qн - Qx)/Qн,

где Qн – тепло, полученное от нагревателя, Qx – тепло, отданное холодильнику.

Имеем Qн =1,5 ккал, Qx = 80%·Qн = 1,2 ккал. Отсюда:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_11.gif.

Для идеальной тепловой машины за один цикл от нагревателя забирается энергия, численно равная количеству теплоты Qн, а в механическую энергию превращается (Qн – Qx) = Qп,

где Qп означает полезную теплоту, превращенную в механическую работу А.

В нашем случае Qн = 1,5 ккал, Qx = 1,2 ккал. Тогда А = Qн – Qx = 0,3 ккал или

0,3· 4,19· 1000 Дж≈1,26·103 Дж.

Ответ: А = 0,3 ккал или 1,26·103 Дж.

Задача №5.

Тепловоз, коэффициент полезного действия которого 30%, работает 3 часа со средней мощностью N = 3000 л.с. Найти, какое количество дизельного горючего он израсходует за это время.

Решение:

Массу m израсходованного дизельного топлива вычисляем по формуле:

Qз = q·m,

где Qз - затраченная теплота, q – удельная теплота сгорания дизельного топлива. Из таблицы она принимается равной: q = 42·106 Дж/кг. Затраченная теплота определяется из формулы к.п.д. тепловоза: η = Qп/Qз. Здесь Qп - полезная теплота, которая пошла на совершение работы. Она рассчитывается по формуле мощности:

N = Qп /t.

Таким образом,

η = (N·t)/(q·m),

откуда для массы получаем выражение:

m = (N·t)/( q·η).

Задачу решаем в системе измерения единиц СИ. Имеем η = 0.3, t = 3·3600 сек, N = 3000· 736 Вт,q = 42·106 Дж/кг.

Проверим размерность:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_12.gif.

Подставляя числовые значения, получим:

C:\Program Files\Phisics\10rus\data\module3\resh\f3_13.gif.

Ответ: масса израсходованного дизельного горючего составит около 1893 кг.


  1. Домашнее задание

§5,8-5,10-5,11

Решение задачи – упр. 13 № 12,21(девочкам)


Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 25 октября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Общая информация

Номер материала: ДВ-344688

Похожие материалы