Презентация по физике "Внутренняя энергия_10кл"(10 класс)

• 1 слайд

  Внутренняя энергия
  Федоров А.М. – учитель физики Кюкяйской СОШ Сунтарского улуса Республики Саха
  

• 2 слайд

  Термодинамика
  Первой научной теорией тепловых процессов была не МКТ, а термодинамика. Это произошло в середине XIX века, задолго до того, как МКТ получила всеобщее признание. Тогда же было доказано, что наряду с механической энергией макроскопические тела обладают ещё и энергией, заключённой внутри самих себя.
  Термодинамика и статистическая механика(МКТ) изучают различными методами одни и те же явления и взаимно дополняют друг друга.
  Термодинамической системой называют совокупность взаимодействующих тел, обменивающихся энергией и веществом.
  Главное содержание термодинамики состоит в двух основных её законах, касающихся преобразования энергии. Они справедливы для всех веществ независимо от их внутреннего строения.
  Первый закон термодинамики гласит: разность между количеством теплоты, накапливаемой благодаря работе, совершаемой над внешними объектами, равна изменению внутренней энергии данной неконсервативной термодинамической системы
  Невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.
  

• 3 слайд

  Внутренняя энергия
  Внутренняя энергия тела – это сумма кинетической энергии хаотичного движения молекул и потенциальная энергия их взаимодействия.
  Вычислим внутреннюю энергию идеального одноатомного газа.
  Согласно модели молекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом, следовательно, потенциальная энергия их взаимодействия равна нулю. Вся внутренняя энергия идеального газа определяется кинетической энергией беспорядочного движения его молекул.
  Для вычисления внутренней энергии идеального одноатомного газа массой m нужно умножить среднюю кинетическую энергию одного атома на число атомов. Учитывая, что k 𝑵 𝑨 =R, получим формулу для внутренней энергии идеального газа:
  
  U = 𝟑 𝟐 𝒎 𝑴 RT.
  Внутренняя энергия идеального одноатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре. Она не зависит от объёма и других макроскопических параметров системы.
  

• 4 слайд

  Внутренняя энергия
  Изменение внутренней энергии идеального газа ∆U = 𝟑 𝟐 𝒎 𝑴 R( 𝑻 𝟐 - 𝑻 𝟏 ), т.е. определяется температурами начального и конечного состояний газа и не зависит от процесса.
  Если идеальный газ состоит из более сложных молекул, чем одноатомный, то его внутренняя энергия также пропорциональна абсолютной температуре, но коэффициент пропорциональности между U и T другой. Объясняется это тем, что сложные молекулы не только движутся поступательно, но ещё и вращаются и колеблются относительно своих положений равновесия.
  Следовательно, внутренняя энергия многоатомного газа больше энергии одноатомного газа при той же температуре.
  

• 5 слайд

• 6 слайд

  Внутренняя энергия реальных газов.
  У реальных газов, жидкостей и твёрдых тел средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул не равна нулю.
  Средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул газа зависит от объёма вещества, т.к. при изменении объёма меняется среднее расстояние между молекулами. Следовательно,
  внутренняя энергия реального газа в термодинамике в общем случае зависит наряду с температурой Т и от объёма V.
  Внутренняя энергия U макроскопических тел однозначно определяется параметрами, характеризующими состояние этих тел: температурой и объёмом.
  

• 7 слайд

  Упражнения
  От чего зависит внутренняя энергия идеального газа?
  A1
  A2
  В каком процессе T- const?
  A3
  Вспоминаем формулу для U.
  

• 8 слайд

  Упражнения
  Задача 1. Аэростат объёмом V = 500 м3 наполнен гелием под давлением р = 105 Па. В результате солнечного нагрева температура газа в аэростате поднялась от t1 = 10 °С до t2 = 25 °С. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?
  
  Р е ш е н и е. Гелий является одноатомным газом, поэтому его внутренняя энергия определяется формулой . При температуре Т1 эта энергия равна а при температуре Т2 равна Изменение энергии равно:
  
  Масса гелия неизвестна, но её можно выразить с помощью уравнения Менделеева—Клапейрона через начальную температуру, давление и объём газа: Подставляя значение в уравнение для изменения
  
  энергии, получаем
  
  
  
  

• 9 слайд

  Упражнения
  

• 10 слайд

  Упражнения
  Как изменится внутренняя энергия одноатомного идеального газа, если его давление увеличится в 3 раза, а объём уменьшится в 2 раза?
  Объём идеального одноатомного газа, масса которого постоянна, увеличился при постоянном давлении 500 кПа на 0,03 м3. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?
  Идеальный одноатомный газ находится в сосуде с жёсткими стенками объёмом 0,5 м3. При нагревании его давление возросло на 4 кПа. На сколько увеличилась внутренняя энергия газа?
  Во время опыта объём воздуха в цилиндре, закрытом подвижным поршнем, и его абсолютную температуру увеличили в 2 раза. Оказалось, однако, что воздух мог просачиваться сквозь зазор вокруг поршня, и за время опыта его давление в цилиндре не изменилось. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия воздуха в цилиндре? (Воздух считайте идеальным газом.)
  

• 11 слайд

  Домашнее задание
  В сосуде с небольшой трещиной находится газ, который может просачиваться сквозь трещину. Во время опыта давление газа уменьшилось в 8 раз, а его абсолютная температура уменьшилась в 4 раза при неизменном объёме. Во сколько раз изменилась внутренняя энергия газа в сосуде? (Газ считайте идеальным.)
  Кислород массой 2 кг занимает объём 6 м3 и находится под давлением 1 атм. Газ был нагрет сначала при постоянном давлении до объёма 13 м3, а затем при постоянном объёме – до давления 23 атм. Найти изменение внутренней энергии газа.
  В закрытом сосуде находится масса m1 = 20 г азота и масса m2 = 32 г кислорода. Определить изменение ΔU внутренней энергии смеси газов при охлаждении ее на ΔТ = 28 К.
  Насколько изменилась внутренняя энергия гелия, если его масса 200 грамм, а температура увеличилась на 20 Кельвинов?
  
  

• 12 слайд

  Использованные ссылки
  http://himya.ru/wp-content/uploads/2019/05/bfaec86b9fdb921afe065899c08f4080-300x225.jpg
  https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Finfourok.ru%2Fprezentaciya-k-uroku-vnutrennyaya-energiya-2243102.html&psig=AOvVaw2HNqbO6LIH3yPFPWJgI7Mr&ust=1643764605240000&source=images&cd=vfe&ved=0CAgQjRxqFwoTCLCC17yq3fUCFQAAAAAdAAAAABAI
  http://5klass.net/fizika-10-klass/Zadachi-po-termodinamike/007-Vnutrennjaja-energija.html
  https://online.mephi.ru/courses/physics/molecular_physics/data/course/1/1.4.1.html
  https://images.ru.prom.st/919612419_w640_h640_gaz-v-ballone.jpg
  https://img.7dach.ru/image/1200/17/79/71/2017/08/10/ad83e1.jpg