План уроку. 1.Робота ідеального газу

1.Робота ідеального газу. Зміна внутрішньої енергії при виконанні роботи

2.Поняття адіабатичного процесу

3.Перший закон термодинаміки. Застосування першого закону

1.Робота ідеального газу. Зміна внутрішньої енергії при виконанні роботи

Внутрішньою енергією називається сума кінетичної і потенціальної енергії всіх молекул речовини.

Кінетична енергія – це енергія руху, а потенціальна – це енергія взаємодії. Сума кінетичних і потенціальних енергій всіх молекул речовини називається внутрішньою енергією.

Оскільки в ідеальному газі відсутні сили взаємодії, то це означає, що молекулярно-потенціальна енергія у нього відсутня. Таким чином внутрішня енергія ідеального газу представляє собою тільки суму значень кінетичних енергій хаотичного руху всіх його молекул.

Для одного моля внутрішня енергія буде виражена формулою:

А для довільної маси одноатомного газу:

- для двохатомного газу

- для багатоатомного газу

Стискаючи газ ми виконуємо роботу, а під час розширення газу він сам буде виконувати роботу.

(мал.)

Якщо газ нагріти від Т₁ до Т₂, то тиск газу збільшиться і поршень переміститься з положення 1 в положення 2 на відстань в результаті виконаної газом роботи проти зовнішніх сил.

Сила, яка виконує цю роботу, дорівнює добутку тиску на площу.

Оскільки – це зміна об’єму, то маємо або .

Газ виконує роботу тільки тоді коли є зміна об’єму.

Універсальна газова стала чисельно дорівнює роботі, яку виконує моль ідеального газу при його ізобаричному нагріванні на 1 Кельвін.

Стала Больцмана показує скільки роботи припадає в середньому на одну молекулу ідеального газу при ізобаричному нагріванні на один Кельвін

2.Поняття адіабатичного процесу

Всі процеси, які відбуваються в природі підкоряються закону збереження і перетворення енергії.

Підведення до системи кількість теплоти Q частково іде на збільшення внутрішньої енергії системи і частково на виконання цією системою роботи :

Вигляд цього рівняння для ізопроцесів:

ізохоричний		ізобаричний		ізотермічний
		робота вих. збільшується об’єм і підвищується температура		система не нагрівається, енергія іде на виконання роботи

Процес в якій-небудь системі, що відбувається без теплообміну з оточуючим середовищем називається адіабатним процесом.

, тоді

З цього випливає, що під час адіабатного процесу система може виконувати роботу тільки за рахунок зменшення своєї внутрішньої енергії.

3.Перший закон термодинаміки. Застосування першого закону

Закон збереження і перетворення енергії, поширений на теплові явища, називають першим законом термодинаміки.

І закон:зміна внутрішньої енергії системи у випадку переходу її з одного стану в інший дорівнює сумі роботи зовнішніх сил і кількості теплоти, переданої системі: .

.

- робота зовнішніх сил над системою.

- робота системи над зовнішніми тілами.

.

Кількість теплоти, переданої системі, витрачається на зміну її внутрішньої енергії і на виконання системою роботи над зовнішніми тілами.

При ізобарному процесі кількість теплоти переданій системі, іде на збільшення внутрішньої енергії системи та на виконання нею роботи.

Розв язати задачі

1. Калориметр містить m1 = 250 г води при температурі t₁= 15°С. У воду кинули m₂ = 20 г мокрого снігу. В результаті температура у калориметре знизилася на Δt = 5°С. Скільки води було в снігу?

2. У колбі знаходилася вода при 0°С. Викачуючи з колби повітря, добилися того, що в ній залишився тільки лід. Яка частина води при цьому випарувалася? Питома теплота пароутворення води при 0°С дорівнює 2,50 МДж/кг.

3. При дотриманні деяких запобіжних заходів воду можна переохолодити, тобто охолодити нижче 0°С Пробірку, що містить m = 12 м переохолодженої води з температурою t = -5°C, струшують. При цьому частина води замерзає. Яка маса m_л утвореного льоду? Теплообміном з навколишнім середовищем і теплоємкісткою самої пробірки можна знехтувати.

4. Установка, виділяє теплову потужність N = 50 кВт, охолоджується проточною водою, що тече по спіральній трубці діаметром d = 15 мм При сталому режимі проточна вода нагрівається на Δt=25°С. Визначте швидкість v течії води.

5.З якої висоти h повинна падати вода, щоб при ударі об землю вона закипала? На нагрів води йде 50% витраченої механічної енергії, початкова температура води t₁ = 20°С.

Домашнє завдання:

1. Реферат на тему «Застосування першого закону термодинаміки».

2. Розвязати задачі:

1. Нагрітий алюмінієвий куб поклали на лід, і куб повністю занурився в лід. До якої. температури t був нагрітий куб? Температура льоду 0°С, втратами тепла знехтувати.

2. Два однакових шматочка льоду летять назустріч один одному з рівними швидкостями і при ударі перетворюються у воду. Оцініть, при якій мінімальній швидкості v крижинок перед ударом це можливо. Температура крижинок перед ударом t₁= -12°С.

3. Свинцева куля вдаряється об броньовану плиту і відскакує від неї. На нагрівання кулі йде 60% втраченої нею механічної енергії. Швидкість кулі перед ударом об плиту v_o = 400 м/с, після удару v =100м/с. Температура кулі перед ударом t₁ = 50°С. Яка частина кулі розплавилася?

Тема уроку: Необоротність процесів в природі

Дата добавления: 2014-11-29