Физика: Основы термодинамики
презентация к уроку по физике

Слайд 1

ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ СПб ГБПОУ «Фельдшерский колледж» Преподаватель: Лобанов Б.В. 2020 г.

Слайд 2

Термодинамика рассматривает тепловые процессы, не учитывая молекулярное строение тел. Состояние тел в термодинамике описывается через макроскопические параметры (давление, объем, температура).

Слайд 3

Внутренняя энергия равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения всех частиц тела и потенциальных энергий их взаимодействия друг с другом.

Слайд 4

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа: Внутренняя энергия идеального двухатомного газа: В случае идеального газа внутренняя энергия учитывает только кинетическую энергию движения частиц.

Слайд 5

Внутренняя энергия идеального газа определяется числом степеней свободы молекулы: на каждую степень свободы приходится энергия, равная kT/2. - здесь i – число степеней свободы.

Слайд 6

При изменении объема газа (при постоянном давлении) совершается работа : При расширении газ совершает работу ( A>0 ) ; при сжатии внешние силы совершают работу над газом ( A<0 ). Совершение работы приводит к изменению внутренней энергии газа:

Слайд 7

Геометрически работа газа в том или ином процессе может быть определена как площадь фигуры, ограниченной графиком процесса на осях ( p,V ) .

Слайд 8

Изменение внутренней энергии возможно при теплообмене. Мера изменения внутренней энергии при теплообмене – количество теплоты . Здесь c – удельная теплоемкость (количество теплоты, которое необходимо передать для изменения температуры 1 кг вещества на 1 К).

Слайд 9

При фазовых переходах температура не изменяется, и количество теплоты определяется только массой тела. r – удельная теплота парообразования / конденсации; λ – удельная теплота плавления / кристаллизации.

Слайд 10

Первый закон термодинамики: Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе: Если совершает работу газ:

Слайд 11

Изохорный ( V = const ) : 2) Изотермический (T = const) : 3) Изобарный (p = const) : 4) Адиабатный (Q = 0) : Изопроцессы:

Слайд 12

Второй закон термодинамики: Невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах. Второй закон термодинамики указывает направление протекания процессов в природе, а также на их необратимость.

Слайд 13

Тепловые двигатели Тепловые двигатели превращают внутреннюю энергию топлива в механическую. Рабочим телом двигателя является газ, изменяющий свое состояние в циклическом процессе. В тепловом двигателе происходит передача теплоты от нагревателя рабочему телу (газу). Газ при расширении охлаждается, при этом часть теплоты преобразуется в механическую работу, а часть передается холодильнику .

Слайд 14

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя равен отношению работы к количеству теплоту, полученному от нагревателя: Здесь A – работа, Q 1 – количество теплоты, полученное от нагревателя, Q 2 – количество теплоты, переданное холодильнику.

Слайд 15

Альтернативные формулировки законов термодинамики могут быть даны через понятия «вечного двигателя». Первый закон : «вечный двигатель» первого рода невозможен. Второй закон : «вечный двигатель» второго рода невозможен.

Слайд 16

Реальная тепловая машина не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины, работающей по циклу Карно. Цикл Карно

Слайд 17

Третий закон термодинамики: Невозможно за конечное время довести температуру тела до абсолютного нуля . Чем меньше температура, тем сложнее дальше охладить тело. Можно подойти сколь угодно близко к абсолютному нулю, но строго нулевая температура принципиально недостижима.

Слайд 18

… Один физик с хорошим чувством юмора дал собственные формулировки трех начал термодинамики: «Вам не выиграть». «Вам не сыграть вничью». «Вам даже сыграть не дадут».

Слайд 19

Дома (!) : заполнить таблицу: