Второе начало термодинамики
презентация к уроку по физике (10 класс) на тему

Слайд 1

Слайд 2

НЕОБРАТИМОСТЬ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ УТВЕРЖДАЕТ, ЧТО КОЛИЧЕСТВО ЭНЕРГИИ ПРИ ЛЮБЫХ ЕЕ ПРЕВРАЩЕНИЯХ ОСТАЕТСЯ НЕИЗМЕННЫМ. НО! ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ НИЧЕГО НЕ ГОВОРИТ О ТОМ, КАКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ВОЗМОЖНЫ. Заметьте, многие процессы, которые возможны с точки зрения закона сохранения энергии, никогда не протекает в действительности.

Слайд 3

Примеры: ► Нагретые тела остывают ► Колебания маятника Энергетически допустимо: увеличение амплитуды колебаний маятника за счет охлаждения самого маятника и окружающей среды. Энергетически допустим процесс передачи теплоты от холодного тела к горячему.

Слайд 4

НЕОБРАТИМЫМ называется процесс, обратный которому может протекать только как одно из звеньев более сложного процесса. Передача тепла от холодного тела к горячему используя холодильную установку, потребляющую энергию. Увеличение амплитуды маятника в результате более сложного процесса, включающего толчок рукой

Слайд 5

ИЛЛЮСТРАЦИЯ НЕОБРАТИМОСТИ ЯВЛЕНИЙ В ПРИРОДЕ ПРОСМОТР КИНОФИЛЬМА В ОБРАТНОМ НАПРАВЛЕНИИИ « ПАДЕНИЕ ХРУСТАЛЬНОЙ ВАЗЫ СО СТОЛА » Соединение лежащих на полу осколков и восстановление ВАЗЫ ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВАЗЫ ИЗ ОСКОЛКОВ НЕ ПРОТИВОРЕЧИТ ЗАКОНАМ СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ, ЗАКОНАМ МЕХАНИКИ, НИ ВООБЩЕ КАКИМ ЛИБО ЗАКОНАМ, КРОМЕ

Слайд 6

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ Указывает направление возможных энергетических превращений, выражая необратимость процессов в природе Установлен путем обобщения опытных фактов

Слайд 7

ФОРМУЛИРОВКА КЛАУЗИУСА Невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах Невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии путем теплообмена от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой.

Слайд 8

ФОРМУЛИРОВКА КЕЛЬВИНА 1851 г Невозможно осуществить такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы получение работы за счет теплоты, взятой от одного источника. 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 9

Самопроизвольные процессы в изолированной системе всегда происходят направлении перехода от маловероятного состояния в более вероятное

Слайд 10

КЛАУЗИУС (Clausius) Рудольф Юлиус Эмануэль ( 1822 - 1888), немецкий физик, один из основателей термодинамики и молекулярно-кинетической теории теплоты. Окончил в Берлинский университет. Первым понял и проанализировал идеи С. Карно и оценил их значение для теории теплоты и тепловых машин. Развивая эти идеи, Клаузиус в 1850 (одновременно с У. Кельвином) дал первую формулировку второго начала термодинамики, в которой содержалось утверждение о необратимости процесса передачи теплоты: "Теплота не может сама собою перейти от более холодного тела к более тёплому". Ввёл понятие энтропии, длины свободного пробега молекул. Количественно объяснил явления в газах, как внутреннее трение, теплопроводность и диффузия. Иностранный член Лондонского королевского общества (1868), член-корреспондент Парижской АН (1865).

Слайд 11

ТОМСОН Уильям (1824-1907) (с 1892 за научные заслуги получил титул лорда КЕЛЬВИН а - Kelvin) английский физик, один из основоположников термодинамики президент Лондонского королевского общества, иностранный член-корреспондент (1877) и иностранный почетный член (1896) Петербургской АН. Труды по многим разделам физики (термодинамика, теория электрических и магнитных явлений и др.). Ввел абсолютную шкалу температур (шкала Кельвина), дал одну из формулировок второго начала термодинамики, Активный участник осуществления телеграфной связи по трансатлантическому кабелю, установил зависимость периода колебаний контура от его емкости и индуктивности. Изобрел многие электроизмерительные приборы, усовершенствовал ряд мореходных инструментов.

Слайд 12

На основании любой из формулировок второго закона термодинамики могут быть доказаны следующие утверждения, которые называются теоремами Карно : ► Коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей при данных значениях температур нагревателя и холодильника, не может быть больше, чем коэффициент полезного действия машины, работающей по обратимому циклу Карно при тех же значениях температур нагревателя и холодильника. ► Коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей по циклу Карно, не зависит от рода рабочего тела, а только от температур нагревателя и холодильника.

Слайд 13

Любой участок цикла Карно и весь цикл в целом может быть пройден в обоих направлениях. Обход цикла по часовой стрелке соответствует тепловому двигателю , когда полученное рабочим телом тепло частично превращается в полезную работу. Обход против часовой стрелки соответствует холодильной машине , когда некоторое количество теплоты отбирается от холодного резервуара и передается горячему резервуару за счет совершения внешней работы . Поэтому идеальное устройство, работающее по циклу Карно, называют обратимой тепловой машиной .

Слайд 14

Энергетическая схема холодильной машины. Q 1 < 0, A < 0, Q 2 > 0, T 1 > T 2. Работа А совершается при приведении машины в действие. Количество теплоты Q 1 передается рабочим телом нагревателю более высокой температуры, а количество теплоты Q 2 поступает от рабочего тела к холодильнику. Теплота передается от холодного тела к горячему → холодильная машина

Слайд 15

Если полезным эффектом является отбор некоторого количества тепла | Q 2 | от охлаждаемых тел (например, от продуктов в камере холодильника), то такое устройство является обычным холодильником . Эффективность работы холодильника β х можно охарактеризовать отношением Эффективность работы холодильника – это количество тепла, отбираемого от охлаждаемых тел на 1 джоуль затраченной работы.

Слайд 16

Если полезным эффектом является передача некоторого количества тепла | Q 1| нагреваемым телам (например, воздуху в помещении), то такое устройство называется тепловым насосом . Эффективность β Т теплового насоса может быть определена как отношение Эффективность работы теплового насоса – это количеством теплоты, передаваемое более теплым телам на 1 джоуль затраченной работы.

Слайд 17

Радиатор – черная решетка позади холодильника, испаритель – морозильная камера внутри него и компрессор – насос с электродвигателем. Радиатор и испаритель сделаны из металлической трубки, заполненной легко сжижающимся газом – хладоном.

Слайд 18

«Науку все глубже постигнуть стремись, Познанием вечного жаждой тянись. Лишь первых познаний блеснет тебе свет, Узнаешь: предела для знания нет.» Фирдоуси ( Персидский и таджикский поэт 940–1030 г.г)