Презентация по разделу курса физики "Термодинамика"

Описание презентации по отдельным слайдам:

• 

  1 слайд

  1
  Термодинамика.
  
  Внутренняя энергия тела.
  От чего зависит внутренняя энергия тела.
  Внутренняя энергия одноатомного газа.
  Способы изменения внутренней энергии тела.
  Закон сохранения энергии при тепловых процессах-Первый закон термодинамики.
  Количество теплоты.
  (способы передачи теплоты ,
  теплоемкость тела,
  удельная теплоемкость,
  расчет количества теплоты при нагревании тела,
  расчет количества теплоты при фазовом переходе,
  уравнение теплового баланса.
  Работа газа.
  (при изотермическом процессе,
  при изохорном процессе,
  при изобарном процессе).
  Первый закон термодинамики для различных изопроцессов.
  Тепловой двигатель.
  Perpetuum mobile (вечный двигатель)
  
  

• 

  2 слайд

  2
  Внутренняя энергия тела.
  
  Внутренней энергией называют сумму кинетической и потенциальной энергии всех молекул тела
  U=Σ (Ek + Eп)¡
  
  где Ek=mоv2/2 -кинет.энергия одной молекулы но она же равна и Ek=3/2kT
  
  U=f (P,V,T)
  

• 

  3 слайд

  3
  От чего зависит внутренняя энергия тела.
  Ek=mv2/2 или Ek=3/2kT
  Из уравнения Менделеева-Клапейрона:
  PV=mRT/M
  
  находим абсолютную температуру T=PVM/mR
  
  ,следовательно
  
  Внутренняяя энергия тела (U) зависит от температуры тела(T), от объема (V) и давления газа (P).
  
  
  

• 

  4 слайд

  4
  Внутренняя энергия одноатомного газа.
  
  Ek=3/2kT –это кинетическая энергия одной молекулы,
  если ее помножить на количество молекул в газе N=uNA где количество молей газа u=m/M ,
  то получим
  U= 3/2kT·uNA=3/2kT· m/M ·uNA =3mRT/2M т.к. k·NA=R,то получаем:
  
  U= 3mRT/2M
  

• 

  5 слайд

  5
  Два способа изменения внутренней энергии тела:
  
  
  
  
  
  
  
  ΔU
  Работа(А)
  Количество теплоты (Q)
  ΔU
  ΔU
  Работа (А)
  Количество телоты (Q)
  Количество теплоты(Q)
  Работа(А)
  ΔU
  Работа(А)
  ΔU
  Количество теплоты(Q)
  

• 

  6 слайд

  6
  Изменить внутреннюю энергию тела можно двумя способами:
  передачей количества теплоты(Q) или совершением работы (А)
  
  
  
  
  
  
  
  ΔU
  Работа(А)
  Количество теплоты (Q)
  

• 

  7 слайд

  7
  Закон сохранения энергии при тепловых процессах-Первый закон термодинамики.
  
  Изменение внутренней энергии тела (ΔU) равно сумме количества теплоты (Q)сообщенного телу и работе (А),совершенной над телом.
  
  
  
  это первый закон термодинамики или закон сохранения энергии для тепловых процессов
  
  
  
  
  ΔU= Q+ А
  

• 

  8 слайд

  8
  Закон сохранения энергии в термодинамике можно сформулировать и так:
  
  количество теплоты (Q),которое получило тело,расходуется на увеличение внутренней энергии тела (ΔU) и на совершение работы (А’)
  Q = ΔU + А’
  

• 

  9 слайд

  9
  Количество теплоты (Q)
  К.Т.- это мера изменения внутренней энергии тела без совершения работы.
  
  Количество теплоты переданное (отданное) телу прямо пропорционально массе тела (m) и разности между конечной и начальной температурой тела ( ΔТ)
  Q=mcΔT
  Сколько теплоты получает тело при нагревании столько же отдает при охлаждении
  

• 

  10 слайд

  10
  Удельная теплоемкость тела (с)
  Удельная теплоемкость тела показывает ,какое количество теплоты надо передать 1 кг тела, чтобы нагреть его на 1оС (на 1 Кельвин)
  c=Q/mΔT
  [ c ] = Дж/кг∙К
  

• 

  11 слайд

  11
  Чем больше удельная теплоёмкость,тем больше теплоты потребуется для нагревания тела,
  тем больше теплоты отдаст тело при охлаждении,
  тем больше теплоты переносит тело .
  
  

• 

  12 слайд

  12
  Удельная теплоемкость тела зависит от природы вещества, его агрегатного состояния.
  Удельная теплоемкость твердых тел:
  Поваренная соль 940Дж/кгК
  Алюминий 880
  Песок 790
  Фарфор 750
  Стекло 670-830
  Чугун 540
  Сталь 460
  Медь 380
  Лед 2090
  

• 

  13 слайд

  13
  Удельная теплоёмкость жидкостей:
  Вода при 00С 4212 Дж / кг К
  Вода при 300С 4174
  Вода при 600С 4178
  Вода при 900С 4208
  Вода при 1000С 4220
  Вода при 1200С 4225
  Вода при 1500С 4311
  Вода при 3000С 5750
  Масло растит. 2198-2239
  Молоко 3940
  
  

• 

  14 слайд

  14
  Удельная теплоемкость продуктов питания,
  зависит от химического состава, от содержания воды, жира
  Картофель 3550-3559 Дж/кгК
  Капуста 3894
  Морковь 3349-3900
  Свекла 3110-3900
  Говядина 2931-3517
  Свинина 2010-2261
  
  

• 

  15 слайд

  15
  Удельная теплоемкость газа(пара):
  Водяной пар 2200Дж/кгК
  Воздух 1000
  Водород 14300
  Кислород 920
  Аммиак 2100
  

• 

  16 слайд

  16
  Способы передачи теплоты:
  
  1.Теплопроводность - кин.энергия передается от быстрых молекул нагретого тела к медленным холодного тела при соударениях.
  
  2.Конвекция - тепло передается потоками молекул горячей жидкости или газа за счет силы тяжести или механичекого перемешивания.
  
  3.Излучение –энергия от горячего тела переносится к холодному электромагнитной волной (инфракрасными лучами)
  

• 

  17 слайд

  17
  Теплопроводность
  Теплопроводностью называют способность тела передавать энергию (тепло) от молекул нагреваемого тела к другим молекулам за счет соударений (принцип домино).
  КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ (k) показывает, какое количество теплоты передается теплопроводностью через 1 м2 поверхности стенки толщиной 1м в течение 1с при разности температур с обеих сторон равной 1оC или 1К.
  k=Ql/SТ
  [ k]=Дж м/c м2 К=Вт/мК
  

• 

  18 слайд

  18
  Теплопроводность твердых тел
  Алюминий 211 Вт /м К
  Железо 71
  Медь 385
  Чугун 62,77
  Сталь 46
  Стекло 0,59 - 0,75
  

• 

  19 слайд

  19
  Если вещество имеет коэффициент теплопроводности меньше 0,25 Вт /м К, то его называют теплоизолятором
  Фланель 0,01 Вт /м К
  Пробка 0,041
  Пенопласт 0,043-0,058
  Альфоль(алюм.фольга) 0,0465
  Войлок 0,06-0,046
  Бумага 0,114
  Минеральная вата 0,134
  Асбест 0,177
  Дерево 0,347-0,43
  

• 

  20 слайд

  20
  Теплопроводность воды и продуктов
  Вода при 00С 0,55 Вт /м К
  Вода при 500С 0,647
  Вода при 1000С 0,683
  Вода в среднем 0,599
  Картофель 0,640
  Капуста 0,640
  Морковь 0,620
  Говядина 0,453
  Масло подс. 0,166
  

• 

  21 слайд

  21
  Теплопроводность газов
  Водяной пар при 100оC 0,024 Вт /м К Воздух при 100оC 0,024
  воздух при 20оC 0,26
  

• 

  22 слайд

  22
  Расчет количества теплоты при агрегатных переходах
  При плавлении:
  Количество теплоты прямо пропорционально массе тела Q=mλ
  λ-удельная теплота плавления-количество теплоты необходимое для превращение 1кг твердого тела в жидкость
  При испарении:
  Количество теплоты прямо пропорционально массе испаряемого тела Q=mr
  r – удельная теплота парообразования-количество теплоты необходимое для превращения в пар 1кг жидкости при температуре кипения
  

• 

  23 слайд

  23
  Удельная теплота плавления
  Лед 0оС 330 кДж/кг
  Свинец 327оС 30
  Парафин 54оС 150
  Ртуть -39оС 10
  Алюминий 660оС 380
  Из таблицы видно,что для расплавления 1кг льда при температуре плавления требуется 330кДж теплоты, которое расходуется на разрушение кристаллической решетки льда.
  

• 

  24 слайд

  24
  Удельная теплота парообразования
  Вода 100оС 2260 кДж/К
  Спирт 78оС 850
  Ртуть 357оС 300
  Эфир 35оС 350
  
  Из таблицы видно,что для того чтобы превратить 1 кг воды при температуре кипения требуется 2260кДж теплоты ,
  Столько же теплоты выделяется при конденсации 1кг водяного пара ! (в пароварках,в паро-водяной рубашке котла)
  

• 

  25 слайд

  25
  Уравнение теплового баланса
  При передачи теплоты выполняется закон сохранения энергии: в замкнутой системе количество теплоты отданное телом равно количеству теплоты полученному другим телом.
  ΣQотд.= ΣQпол.
  Это выражение называют уравнением теплового баланса.
  

• 

  26 слайд

  26
  Работа газа (А)
  Работа ,совершаемая расширяющимся газом при постоянном давлении (p) прямо пропорциональна изменению объема (ΔV)
  A=pΔV
  p - давление газа,
  ΔV=V2-V1 – изменение объема газа
  

• 

  27 слайд

  27
  Работа газа при изопроцессах.
  При V=cost изохорный процесс A=0 т.к. ΔV=0
  
  При р=const изобарный процесс A=pΔV
  
  При Т-const изотермический процесс A=m/M∙RTlnV2/V1
  
  

• 

  28 слайд

  28
  Первый закон термодинамики
  изохорный Q= ΔU все тепло расходуется на нагревание тела
  
  Изобарный Q= ΔU + pΔV тепло расходуется на увеличение внутренней энергии газа и на совершение работы газом
  
  Изотермический Q= p1V1lnV2/V1 все тепло расходуется на совершении газом работы
  
  

• 

  29 слайд

  29
  Тепловая машина
  (тепловой двигатель)
  Это машина,совершающая работу за счет внутренней энергии тела.
  Состоит из :
  нагревателя,
  рабочего тела,
  холодильника
  

• 

  30 слайд

  30
  Схема работы Т.Д.
  Нагреватель Т1
  Газ (пар)
  Холодильник Т2
  Q1
  Q2
  A=Q1-Q2
  

• 

  31 слайд

  31
  Принцип работы Т.Д.
  Рабочее тело (пар,газ) получает от нагревателя количество теплоты (Q1),расширяется и совершает работу (А) и сбрасывается в холодильник передавая ему количество теплоты(Q2).
  
  Работа,совершаемая рабочим телом,равна разности количеств теплоты A=Q1-Q2
  
  Отношение работы (А) к количеству теплоты,полученному рабочим телом от нагревателя (Q1) называется КПД теплового ддвигателя:
  ή = A/Q1 или ή = A/Q1∙ 100%
  

• 

  32 слайд

  32
  Коэффициент полезного действия теплового двигателя
  Отношение работы (А) к количеству теплоты, полученному рабочим телом от нагревателя (Q1) называется КПД теплового двигателя:
  ή = A/Q1 или ή = A/Q1∙ 100%
  ή =(Q1-Q2)/Q1
  Т.к. количество теплоты прямо пропорционально температуре тела,то
  ή =(Т1-Т2)/Т1
  Как видно,КПД меньше единицы ,в крайнем случае (если Т2=0) равен 1.
  
  

• 

  33 слайд

  33
  Вечный двигатель (perpetuum mobile)
  Двигатель,совершающий бесконечную работу за счет внутренней энергии тела невозможен.(т.к.внутрен.энергия тела - конечная величина)