Необратимость тепловых процессов. Второй закон термодинамики

Класс: 8

Дата _______.

Тема: Необратимость тепловых процессов. Второй закон термодинамики.

Цель: создать условия для проверки знаний и определений первого закона термодинамики, привести примеры, показать необратимость процессов в природе, изучить второй закон термодинамики.

Развить умение анализировать, работая с текстом, выделять главное и синтезировать.

Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Тип урока: урок комбинированный.

Методы: слов, частично-поисковый, практический, проблемное обучение.

Оборудование: карточки для групп.

Ход урока

I. Организационный момент (5 минут)

II.  сообщения учащихся по теме «первый закон термодинамики. Изопроцессы» (10 минут)

1. Как определить изменение внутренней энергии системы согласно первому закону термодинамики?

2. На что расходуется, согласно I закону термодинамики, количество тепло­ты, подведенное к системе?

3. Какой процесс называется адиабатическим?

4. Сформулируйте I закон термодинамики для адиабатного процесса.

5. За счет какой энергии совершается работа при адиабатичном расширении газа?

6. Почему при адиабатном расширении температура газа падает, а при сжатии возрастает?

III. Изучение нового материала (10 минут)

Необратимость тепловых процессов. Второй закон термодинамики.

Необратимость тепловых процессов:

 

Обратимый процесс	Необратимый процесс
1.Его можно провести в двух противоположных направлениях; 2.В каждом из этих случаев система и окружающие ее тела проходят через одни и те же промежуточные состояния; 3.После проведения прямого и обратного процессов система и окружающие ее тела возвращаются к исходному состоянию.	Всякий процесс, не удовлетворяющий                                                                                               хотя бы одному из этих условий

Так, можно доказать, что абсолютно упругий шарик, падая в вакууме на абсолютно упругую плиту, вернется после отражения в исходную точку, пройдя в обратном направлении все те промежуточные состояния, которые он проходил при падении.

Но в природе нет строго консервативных систем, в любой реальной системе действуют силы трения. Поэтому все реальные процессы в природе необратимы.

Реальные тепловые процессы также необратимы.

Направленность реальных тепловых процессов определяется вторым законом термодинамики, который был установлен непосредственным обобщением опытных фактов. Это постулат. Немецкий ученый Р. Клаузиус дал такую формулировку второго закона термодинамики: невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.

Из второго закона термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя второго рода, т.е. двигателя, который бы совершал работу за счет охлаждения какого-либо одного тела.

Второй закон термодинамики накладывает ограничения на превращение внутренней энергии в механическую. Это означает, что невозможно построить машину, которая совершила бы работу только лишь за счет получения теплоты из окружающей среды, т.е только за счет охлаждения одного тела. Поэтому второй закон термодинамики часто формулируют так: Вечный двигатель второго рода невозможен.

IV. Закрепление изученного (15 минут)

Решение задач:

1. При адиабатном процессе газом была соверше­на работа 150 Дж. На сколько и как изменилась его внутренняя энергия? При адиабатном процессе нет обмена с окружающей средой

его внутренняя энергия уменьшилась на 150 Дж ( величину совершенной работы)

2.Какое количество теплоты потребуется для плавления меди массой 5 кг, начальная температура которой 85 ^оС? (Температура плавления меди 1085 ^оС)

Решение.  Q=cm(t₂-t₁)= 

Q=5*2.1*10⁵=10.5*10⁵ Дж.

Q= 400*5(1085-85)=2000*1000=2*10⁶ Дж.

Q=20*10⁵+10.5*10⁵=30.5*10⁶ Дж

3.На сколько градусов нагреется 70 кг воды за счет количества теплоты, полученного от сжигания 5 кг сухих дров?

 Q1=Q2
cm1Δt=qm2
Δt=qm2/cm1=(15*10⁶*1.5)/(4200*80)=22.5*10⁶/336000=669.6°C

4. При полном сгорании сухих дров выделилось 50000 кДж энергии. Какая масса дров сгорела? q=10⁷ Дж 5 кг

Рефлексия

1.Каков физический смысл первого начала термодинамики?

2.Каков физический смысл второго начала термодинамики?

3.Какой процесс называется обратимым? Каковы необходимые условия протекания обратимых процессов?

4.Какой процесс называется необратимым?

Домашнее задание: §____________