презентация для потоковой лекции
план-конспект занятия

Слайд 1

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Московской области «Раменский колледж» ГБПОУ МО «Раменский колледж» Дисциплина : физика Тема : Основы МКТ. Термодинамика. Преподаватель: Сапогова Евгения Дмитриевна

Слайд 2

Цель урока: Сформировать и систематизировать материл по теме : Основы молекулярной физики и термодинамики. 2

Слайд 3

Методы исследования Термодинамический метод исследования Статистический метод исследования разделы физики, изучающие макроскопические процессы в телах, связанные с движением большого количества содержащихся в телах атомов и молекул Молекулярная физика Термодинамика изучает строение и свойства вещества, исходя из молекулярно-кинетических представлений основные положения МКТ усредненные значения величин изучает общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями Два начала (фундаментальные законы) устанавливает связи между макроскопическими свойствами вещества НЕ изучает микроскопическое строение вещества НЕ изучает механизм явлений

Слайд 4

Основные понятия T = 273,15 + t Термодинамическая система совокупность макроскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами Термодинамические параметры давление P объем V температура Т Моль количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода 12 C N A = 6,022·10 23 моль –1 число Авогадро абсолютным нулем температуры – точка нулевого давления газа Реперные точки температура тройной точки воды: лед, вода и пар – в тепловом равновесии в шкале Кельвина 0,01° С 273,16 К

Слайд 5

Основные положения МКТ Идеальный газ 1. Все тела состоят из молекул Основные положения МКТ Газ, в котором отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия; удары между молекулами абсолютно упругие 2. Молекулы непрерывно движутся 3. Молекулы взаимодействуют между собой и со стенками сосуда энергия движения молекул энергия взаимодействия молекул внутренняя энергия газа С достаточной степенью точности газы можно считать идеальными в тех случаях, когда рассматриваются их состояния, далекие от областей фазовых переходов Физическая модель обладают потенциальной энергией

Слайд 6

Основное уравнение МКТ Основное уравнение МКТ идеальных газов средняя квадратичная скорость молекул Средние квадратичные скорости молекул при н.у . для О 2 - V ≈ 425 м/с, для Н 2 - V ≈ 1700 м/с Водяной пар - V ≈ 570 м/с Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа Температура – мера средней кинетической энергии молекул Температура – понятие статистическое ! число степеней свободы молекулы i = i пост + i вращ + 2 i кол Число степеней свободы

Слайд 7

Уравнение состояния идеального газа Уравнение Менделеева- Клапейрона М – молярная масса  – количество вещества R =8,31 Дж/(моль∙К) – универсальная газовая постоянная k = R/N A = 1 ,38 ∙10 -23 Дж/К – постоянная Больцмана n – концентрация молекул

Слайд 8

Внутренняя энергия идеального газа Способы изменения внутренней энергии Работа Теплопроводность энергия движения молекул энергия взаимодействия молекул внутренняя энергия газа Q A Конвекция Излучение твердые тела жидкости, газы все тела Q = U + A I начало термодинамики для идеального газа: U = Q - A Теплопередача работа против внешних сил

Слайд 9

Работа газа при изменении его объема Р S d l Q справедливо при любых изменениях объема твердых, жидких и газообразных тел Графически можно изображать только равновесные процессы (последовательности равновесных состояний) Все реальные процессы неравновесны !

Слайд 10

Первое начало термодинамики U 1 V 1 T 1 или Q > 0 Количество теплоты подводится к системе Q < 0 Количество теплоты отнимается от системы Работа совершается системой против внешних сил Работа совершается над системой внешними силами А > 0 А < 0 По закону сохранения энергии U 2 V 2 T 2 Q в дифференци-альной форме Теплота, сообщаемая системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии и на совершение ею работы против внешних сил ТД система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии сформулировано в середине XIX в. в результате работ Ю.Р. Майера (нем.), Г. Гельмгольца (нем.), Дж. П. Джоуля (англ.) Невозможно существование вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника или: !

Слайд 11

Теплоемкость УДЕЛЬНАЯ теплоемкость вещества Численно равна количеству теплоты , необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К Теплоемкость при постоянном ОБЪЕМЕ Теплоемкость при постоянном ДАВЛЕНИИ [ с ] = Дж/(кг∙К) МОЛЯРНАЯ теплоемкость вещества Численно равна количеству теплоты , необходимому для нагревания 1 моля вещества на 1 К [ С ] = Дж/(моль∙К) Различают для 1 моля Теплоемкость тела Численно равна количеству теплоты , необходимому для нагревания тела на 1 К

Слайд 12

Изопроцессы Изохорный V=const =0 Молярная теплоемкость при постоянном объеме С учетом Все количество теплоты, полученное телом, идет на изменение внутренней энергии равна Q , необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К Жак Александр Сезар Шарль, 1808 г.

Слайд 13

Изопроцессы Изобарный Р =const = C V = R работа при изобарном нагревании 1 моля на 1 К Жозеф Луи Гей-Люссак, 1862 г. уравнение Майера Все количество теплоты, полученное телом, идет на изменение внутренней энергии и совершение работы телом

Слайд 14

Изопроцессы Изотермический Роберт Бойль, 1662 г. Эдм Мариотт, 1676 г. Т =const =0 Для того, чтобы при расширении газа Т не понижалась, к газу в течение изотермического процесса необходимо подводить Q , эквивалентное внешней работе расширения Все количество теплоты, полученное телом, идет на совершение работы телом

Слайд 15

Адиабатический процесс Процесс, проходящий без теплообмена с окружающей средой показатель адиабаты Адиабатический (адиабатный) Q = 0 Уравнение Пуассона

Слайд 16

Термодинамический цикл Круговой процесс (термодинамический цикл) Периодически повторяющийся процесс теплопередачи и преобразования полученного количества теплоты в работу Коэффициент полезного действия рабочее тело нагреватель холодильник расширение сжатие работа за цикл показывает, какая часть тепловой энергии, полученной рабочим телом от нагревателя, превратилась в полезную работу энергетическая схема тепловой машины

Слайд 17

Использование циклов рабочее тело Тепловой двигатель устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу цикл в бензиновом карбюраторном двигателе цикл в дизельном двигателе смесь паров бензина смесь дизельного топлива с воздухом изохора адиабата адиабата изохора изобара   30%   40% к.п.д

Слайд 18

Цикл Карно Цикл Карно изотерма адиабата 1-2: изотермическое расширение газ получает тепло газ совершает работу A 12 =Q 1 2-3: адиабатическое расширение газ совершает работу A 2 3 >0 температура падает до T 2 3 - 4 : изотермическое сжатие газ отдает тепло Q 2 <0 газ совершает работу А 34 = Q 2 A 3 4 <0 4-1 : адиабатическое сжатие температура повышается до T 1 газ совершает работу A 4 1 <0 Работа за цикл A = A 1 2 +А 23 +А 34 +А 4 1 работа за цикл η Карно = η max исключает теплообмен рабочего тела и окружающей среды (термостатов), когда тепло может передаваться без совершения работы

Слайд 19

Использование цикла Карно холодильник Любой участок цикла Карно и весь цикл в целом может быть пройден в обоих направлениях идеальное устройство, работающее по циклу Карно, называют обратимой тепловой машиной Обход цикла по часовой стрелке некоторое Q отбирается от холодного резервуара и передается нагревателю за счет совершения внешней работы тепловой двигатель Обход цикла против часовой стрелки холодильная машина рабочее тело нагреватель

Слайд 20

Второе начало термодинамики Клаузиус : Невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии путем теплообмена от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой II начало термо -динамики З амкнутая система приближается к состоянию термодинамического равновесия Общее свойство необратимых процессов Кельвин: В циклически действующей тепловой машине невозможен процесс, единственным результатом которого было бы преобразование в механическую работу всего количества теплоты, полученного от единственного теплового резервуара

Слайд 21

Энтропия Энтропия Функция состояния системы, мера неупорядоченности, мера статистического беспорядка указывает направление самопроизвольно протекающих процессов В 1878 году Л. Больцман дал вероятностную трактовку понятия энтропии д ля ОБРАТИМЫХ процессов Закон возрастания энтропии При любых процессах, протекающих в термодинамических изолированных системах, энтропия не уменьшается изменение энтропии д ля НЕОБРАТИМЫХ процессов Энтропия замкнутой системы может либо возрастать (в случае необратимых процессов) , либо оставаться постоянной (в случае необратимых процессов) Неравенство Клаузиуса

Слайд 22

Явления переноса в термодинамически неравновесных системах Теплопроводность обусловлена переносом энергии Внутреннее трение обусловлено переносом импульса Диффузия обусловлена переносом массы Необратимые процессы Макроскопическая система, состояние которой с течением времени меняется Термодинамически неравновесная система Явления переноса явления, при которых происходит пространственное перераспределение энергии, массы, импульса Экспериментально полученные соотношения

Слайд 23

Теплопроводность Обусловлена переносом энергии Закон Фурье Если в одной области газа Ек молекул > , чем в другой выравнивание температур плотность теплового потока градиент температур энергия переносится в направлении ↓ Т теплопроводность происходит удельная теплоемкость газа при постоянном объеме количество теплоты, необходимое для нагревания 1 кг газа на 1 К при постоянном объеме энергия , переносимая в форме теплоты в единицу времени через единичную площадку,  оси х

Слайд 24

Диффузия Закон Фука Самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей и даже твердых тел плотность потока массы градиент плотности Для химически однородного газа коэффициент диффузии Обусловлена переносом массы масса вещества , переносимая в единицу времени через единичную площадку,  оси х перенос массы – в направлении ↓ 

Слайд 25

Внутреннее трение (вязкость) Закон Ньютона Если параллельные слои жидкости (газа) движутся с различными скоростями плотность потока импульса градиент скорости динамическая вязкость Обусловлена переносом импульса перенос импульса – в направлении ↓  обмен молекулами между слоями обмен импульсами торможение быстрого слоя, ускорение медленного п олный импульс , переносимый в единицу времени через единичную площадку,  оси х

Слайд 26

Вязкость Вязкость (внутреннее трение) Свойство жидкостей (газов) оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой Градиент скорости П оказывает, как быстро меняется скорость при переходе от слоя к слою в направлении х,  направлению движения слоев  – коэффициент пропорциональности зависит от: химических свойств жидкости температуры (для жидкостей зависимость обратная, для газов – прямая пропорциональность) Динамическая вязкость ( вязкость ) [] = Па∙с 1 Па  с – динамическая вязкости среды, в которой при ламинарном течении и градиенте скорости, равным 1 м/с на 1 м, возникает сила внутреннего трения 1 Н на 1 м 2 поверхности касания слоев (1 Па  с = 1 Н  с /м 2 )

Слайд 27

Выскажитесь одним предложением, выбирая начало фразы • сегодня я узнал… • было интересно… • было трудно… • я выполнял задания… • я понял, что… • теперь я могу… • я приобрел… • я научился… • у меня получилось … • я смог… • я попробую… • меня удивило… • мне захотелось… 27

Слайд 28

28