Презентация по физике на тему "Внутренняя энергия. Тепловые двигатели. КПД"(10 класс)

• 1 слайд

  ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ.
  1 ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
  

• 2 слайд

  ТЕРМОДИНАМИКА
  Раздел физики, изучающий общие законы тепловых явлений – ТЕРМОДИНАМИКА.
  Тепловой двигатель
  Законы термодинамики
  Холодильник и нагреватель
  КПД
  Фазовые переходы
  

• 3 слайд

  Внутренняя
  энергия
  Сумма кинетической энергии хаотического движения всех частиц, входящих в состав данного тела, и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом называют внутренней энергией.
  

• 4 слайд

  Изменение внутренней энергии
  Изменение температуры: изменяется Ек движения молекул и атомов, а также Еп взаимодействия.
  Химические реакции (горение, взрыв), изменение агрегатного состояния (жидкое – твердое): изменение потенциальной энергии атомов, входящих в состав молекул.
  Ядерные реакции: изменение потенциальной энергии частиц, входящих в состав ядра атома.
  

• 5 слайд

  Изменение внутренней энергии
  Нагревание и охлаждение
  Плавление и кристаллизация
  Испарение и конденсация
  Химические реакции с выделением тепла
  Ядерные реакции
  

• 6 слайд

  Распределение энергии в телах
  Механическая энергия
  Кинетическая энергия движения молекул
  Потенциальная энергия взаимодействия атомов и молекул
  Потенциальная энергия частиц, входящих в состав атомного ядра.
  

• 7 слайд

  Закон сохранения энергии в тепловых явлениях
  Внутренняя энергия изменяется:
  Посредством теплопередачи (без совершения работы);
  Посредством совершения работы.
  
  Мера изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи называется количеством теплоты Q [Дж].
  

• 8 слайд

  Первый закон термодинамики
  Изменение внутренней энергии тела равно сумме количество теплоты, переданного телу, и работы, совершаемой над телом:
  U – внутренняя энергия
  ΔU – изменение внутренней энергии
  А – работа, совершаемая над телом.
  ΔU=Q+A
  

• 9 слайд

  Первый закон термодинамики
  Количество теплоты, передаваемое телу, равно сумме изменения внутренней энергии тела и работы, совершаемой телом: ΔU=Q+A
  
  

• 10 слайд

  Примеры первого закона термодинамики
  Изохорный процесс: газ нагревается в баллоне при постоянном объеме, работа не совершается ΔU=Q+0=Q
  Изотермический процесс: т.к. внутренняя энергия газа зависит от температуры, а она не изменяется, то ΔU=0 и Q=А
  Адиабатный процесс: при накачивании баллона насос нагревается из-за совершения работы, увеличивая внутреннюю энергию: -ΔU=A (газ совершает работу только за счет изменения внутренней энергии)
  Изобарный процесс: Q= ΔU+A
  
  

• 11 слайд

  Тепловые двигатели, холодильники и кондиционеры.
  

• 12 слайд

  Тепловые двигатели
  Принцип работы – химическая энергия топлива переходит в механическую энергию:
  Химическая энергия сгорания топлива переходит в кинетическую энергию движения молекул (нагревается некоторая масса газа – рабочее тело)
  РТ(газ) расширяется и совершает работу (двигает поршень); газ охлаждается и кинетическая энергия переходит в механическую.
  

• 13 слайд

  Основные элементы ТД
  Действие ТД имеет циклический характер (такт): после расширения газа (РТ), совершив работу, его необходимо сжать до прежнего объема, чтобы оно могло совершить работу в следующем цикле.
  

• 14 слайд

  Основные элементы ТД
  Рабочее тело – обычно газ.
  Нагреватель, имеющий температуру Т1, в контакте с которым рабочему телу сообщается количество теплоты Q1.
  Холодильник, имеющий температуру Т2<Т1, в контакте с которым от рабочего тела отбирается количество теплоты Q2.
  

• 15 слайд

  Полезная работа двигателя
  После каждого цикла РТ возвращается в исходное состояние и изменение энергии ΔU>0
  Полезная работа Ап=Q1-Q2
  Q1 – теплота, полученная от нагревателя
  Q2 – теплота, отданная холодильнику
  

• 16 слайд

  КПД – коэффициент полезного действия
  КПД η теплового двигателя - это отношение полезной работы Ап, совершенной двигателем, к количеству теплоты Q1, полученному от нагревателя и выраженному в процентах.
  

• 17 слайд

  КПД – коэффициент полезного действия
  КПД η теплового двигателя - это отношение полезной работы Ап, совершенной двигателем, к количеству теплоты Q1, полученному от нагревателя и выраженному в процентах.
  

• 18 слайд

  КПД – коэффициент полезного действия
  КПД η теплового двигателя - это отношение полезной работы Ап, совершенной двигателем, к количеству теплоты Q1, полученному от нагревателя и выраженному в процентах.
  

• 19 слайд

  Максимально возможный КПД
  

• 20 слайд

  Как можно увеличить КПД
  Уменьшить отношение Т2/Т1, т.е. уменьшить температуру холодильника или увеличить температуру нагревателя
  Следует учитывать температуру плавления материалов, из которых изготовлен двигатель
  

• 21 слайд

  Расчетная задача
  Температура холодильника 37⁰, а температура нагревателя 57⁰. Определить КПД двигателя.
  Двигатель совершил полезную работу 200Дж. Определить КПД двигателя, если количество теплоты нагревателя равно 400Дж.
  

• 22 слайд

  Расчетные задачи
  Воздух массой 87 кг нагревается от 10⁰ до 30⁰С. Определить изменение внутренней энергии воздуха. Молярную массу считать равной 2,9*10-2 кг/моль. Газ считать двухатомным.
  
  ΔU=U2-U1
  U=5/2*m/M*νRT
  
  

• 23 слайд

  Решить задачи
  В идеальной тепловой машине за счет каждого килоджоуля энергии, получаемой от нагревателя, совершается работа 300 Дж.
  Определите КПД машины и температуру нагревателя, если температура холодильника 280 К.
  Температура нагревателя 227 °С.
  Определите КПД идеального двигателя и температуру холодильника, если за счет каждого килоджоуля теплоты, полученной от нагревателя, двигатель совершает механическую работу 350 кДж.
  

• 24 слайд

  Домашнее задание
  Принцип работы холодильника
  Принцип работы кондиционера
  

Краткое описание документа:

Обзорная презентация по физике на тему "Внутренняя энергия", "Тепловые двигатели", "КПД".

Расчетные задачи на нахождение КПД, изменение внутренней энергии.

1) Тепловой двигатель

2) Законы термодинамики

3) Холодильник и нагреватель

4) КПД

Примеры первого закона термодинамики.

Принцип работы теплового двигателя (с использованием модели теплового двигателя)