Презентация по физике на тему "Термодинамика"

• 1 слайд

  Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
  Воронежской области
  «Воронежский политехнический техникум»
  (ГБПОУ ВО «ВПТ»)
  
  ЛЕКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ
   
  для студентов 1 курса
   
  
  Дисциплина: ФИЗИКА
  Раздел: Молекулярная физика
  Тема: Термодинамика
   
  Обучающихся по специальностям:
  23.02.02 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта»
  15.02.08 «Технология машиностроения»
   
  Очной формы обучения
  
  

• 2 слайд

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  ЛЕКЦИЯ
  
  Раздел: МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
  
  Тема: Термодинамика
  

• 3 слайд

  
  План лекции:
  
  
  1. Внутренняя энергия
  2. Количество теплоты. Работа газа
  3. Первый закон термодинамики
  4. Тепловые двигатели
  5. Второй закон термодинамики
  6. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве
  7. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды
  
  

• 4 слайд

  
  
  Термодинамика – теория тепловых процессов, в которой не учитывается молекулярное строение тел.
  
  

• 5 слайд

  Термодинамика –
  раздел физики,
  изучающий
  общие свойства
  макроскопических
  систем,
  находящихся в
  состоянии
  термодинамического
  равновесия
  процессы перехода
  между этими
  состояниями.
  и
  

• 6 слайд

  Термодинамическое равновесие
  
  Равновесие макроскопической системы, если ее состояние с течением времени не изменяется
  

• 7 слайд

  Термодинамическая система
  - совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой)
  

• 8 слайд

  Термодинамические параметры (параметры состояния)
  Совокупность физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы.
  
  Обычно в качестве параметров состояния выбирают T,P,V.
  

• 9 слайд

  1. Внутренняя энергия
  
  
  Определение:
  Внутренняя энергия тела – это сумма
  кинетической энергии хаотического
  теплового движения частиц (атомов и
  молекул) тела и потенциальной энергии их
  взаимодействия
  Обозначение: U
  Единицы измерения: [Дж]
  
  
  

• 10 слайд

  Одноатомный газ -
  газ , состоящий из отдельных атомов, а не молекул.
  
  Одноатомными являются инертные газы- гелий, неон, аргон и др.
  

• 11 слайд

  Внутренняя энергия
  одноатомного идеального газа
  
  прямо пропорциональна его абсолютной температуре.
  

• 12 слайд

  U = 3 m R T
  2 M
  U = 3 PV - для одноатомного газа
  2
  U = 5 PV – для двухатомного газа
  2
  
  
  

• 13 слайд

  Теплообмен
  
  Совершение
  механической
  работы
  Два способа
  изменения
  внутренней
  энергии
  

• 14 слайд

  Изменение внутренней энергии тела ΔU
  Совершение работы А
  
  над самим
  телом телом
  ΔU ΔU
  Теплообмен Q
  
  
  теплопроводность
  конвекция
  излучение
  

• 15 слайд

  Теплообмен
  конвекция
  теплопроводность
  излучение
  

• 16 слайд

  Теплообмен
  - Изменение внутренней энергии без совершения работы: энергия передается от более нагретых тел к менее нагретым
  

• 17 слайд

  Q
  Мерой теплообмена является Q.
  Количество теплоты, получаемое телом, - энергия, передаваемая телу извне в результате теплообмена.
  При теплообмене работа не совершается!!!
  
  

• 18 слайд

  Виды теплообмена:
  Теплопроводность
  Конвекция
  Излучение
  

• 19 слайд

  Теплопроводность
  
  Непосредственный обмен энергией между хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного и того же тела
  

• 20 слайд

  Конвекция
  
  Перенос энергии потоками жидкости и газа
  

• 21 слайд

  Излучение
  
  Перенос энергии электромагнитными волнами
  Единственный вид теплопередачи, возможный в вакууме
  

• 22 слайд

  Что такое количество теплоты?
  Количество теплоты Q - это мера изменения внутренней энергии при теплообмене .
  

• 23 слайд

  Формулы для нахождения количества теплоты
  
  1. Q = cm Δ t – при нагревании и охлаждении тела массой m; с – удельная теплоёмкость тела;
  2. Q = ± r m – при испарении и конденсации; r – удельная теплота парообразования;
  3. Q = ± λ m – при плавлении и кристаллизации; λ – удельная теплота плавления.
  

• 24 слайд

  2. Совершение механической работы:
  
  например, нагревание при трении или при сжатии, охлаждении или расширении
  

• 25 слайд

  Совершение работы
  Работа при сжатии газа под поршнем
  

• 26 слайд

  Совершение работы
  Работа при расширении газа под поршнем
  

• 27 слайд

  Как определяется работа газа в термодинамике?
  
  A= pΔV
  работа , совершаемая газом, определяется давлением газа и изменением его объема.
  

• 28 слайд

  Геометрический смысл работы
  Работа численно равна площади под графиком процесса на диаграмме (p, V).
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Величина работы зависит от того, каким путем совершался переход из начального состояния в конечное.
  
  

• 29 слайд

  3. Первый закон термодинамики.
  ΔU = A + Q (Q = ΔU + A´)
  
  Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.
  

• 30 слайд

  Закон сохранения энергии (первый закон термодинамики) не определяет направления процесса во времени.
  
  

• 31 слайд

  Первый закон термодинамики можно применить к газовым законам
  При изохорном процессе V=const, поэтому A`=0.
  Тогда изменение внутренней энергии равно количеству теплоты, переданной системе
  ∆U=Q.
  Если газ нагревается , то его внутренняя энергия увеличивается, а при охлаждении газа—уменьшается .
  2. При изобарном процессе p=const и
  Q= ∆U+A`
  Переданное газу количество теплоты идёт на изменение его внутренней энергии и на совершение им работы при постоянном давлении
  

• 32 слайд

  
  3.При изотермическом процессе Т=const, внутренняя энергия газа не меняется ∆U=0 , переданное газу количество теплоты идёт на совершение работы
  Q=A`.
  
  4.При адиабатном процессе, когда система не обменивается теплотой с окружающей средой, Q=0, изменение внутренней энергии происходит только за счёт совершения работы:
  ∆U= - A`
  
  

• 33 слайд

  Применение первого закона термодинамики к различным процессам
  

• 34 слайд

  4. Тепловые двигатели –
  устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую.
  Виды тепловых двигателей
  

• 35 слайд

  П.Д
  1698 г- Англичанин Т. Севери.
  1707 г.- француз Д. Папен.
  1763 г.- русский И.И Ползунов.
  1774 г.- англичанин Дж. Уатт
  Д.В.С
  1860 г.- француз Ленуар.
  1876 г.- немец Н.Отто.
  Паровая турбина.
  1889 г.- швед К. Лаваль.
  Газовая турбина
  
  
  История создания тепловых двигателей
  

• 36 слайд

  Принцип действия тепловых двигателей
  Т1 – температура нагревателя
  
  Т2 – температура холодильника
  
  Q1 – количество теплоты, полученное от нагревателя
  
  Q2 – количество теплоты, отданное холодильнику
  

• 37 слайд

  Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя –
  отношение работы А’, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:
  
  

• 38 слайд

  К.П.Д теплового двигателя
  Реальный Т.Д.
  
  ῄ = A’/Q1=
  (Q1-Q2)/Q1
  Идеальный Т.Д
  Цикл Карно.
  
  ῄ = (T1 – T2)/T1
  

• 39 слайд

  Отрицательные последствия использования тепловых двигателей:
  
  Потепление климата
  Загрязнение атмосферы
  Уменьшение кислорода в атмосфере
  
  
  
  КПД тепловых двигателей
  

• 40 слайд

  5. Второй закон термодинамики
  

• 41 слайд

  Обратимый процесс
  Это процесс, который может происходить как в прямом, так и в обратном направлении
  Обратимый процесс – это идеализация реального процесса.
  Все макроскопические процессы проходят в определенном направлении
  

• 42 слайд

  Необратимый процесс
  
  Процесс, обратный которому самопроизвольно не происходит
  
  Все макроскопические процессы являются необратимыми
  

• 43 слайд

  Примеры
  Кусок льда, внесенный в комнату, не отдает энергию окружающей среде и не охлаждается
  
  Маятник самостоятельно не наращивает амплитуду колебаний
  

• 44 слайд

  Второй закон термодинамики
  В циклически действующем тепловом двигателе невозможно преобразовать все количество теплоты, полученное от нагревателя, в механическую работу
  

• 45 слайд

  Формулировка Р. Клаузиуса
  Невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обоих системах или окружающих телах
  

• 46 слайд

  Формулировка У. Кельвина
  Невозможно осуществить такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы совершение работы за счет теплоты, взятой от одного источника