Слайд 3Термодинамика – это наука о тепловых явлениях.
Термодинамика рассматривает изолированные системы
тел, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия.
Слайд 4Термодинамически изолированной системой называется система, в которой все тепловые процессы
происходят без контакта с телами не входящими в систему.
Слайд 5Термодинамическое равновесие – это такое состояние системы при котором прекратились
все наблюдаемые макроскопические процессы
Слайд 6Основное свойство термодинамически равновесной системы - выравнивание температуры всех ее
тел.
Термодинамический процесс - переход из одного равновесного состояния в другое.
Слайд 8Внутренняя энергия
это кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит
тело, и потенциальная энергия их взаимодействия
Слайд 9Внутренняя энергия обозначается буквой
- U. Измеряется в Дж
Внутренняя
энергия тела однозначно определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние тела.
Слайд 10Внутренняя энергия тела определяется по формулам
i = 3 для
одноатомного,
i = 5 для двухатомного,
i = 6 для
многоатомного газа;
i – число степеней свободы
Слайд 11Внутренняя энергия тела может изменяться, если действующие на него внешние
или внутренние силы совершают работу
- изменение внутренней
энергии
Слайд 12 Работа будет положительная,
если газ
сам совершает работу, его внутренняя энергия при
этом уменьшается.
Слайд 13 Работа будет отрицательной,
если работа
совершается над газом, его внутренняя энергия при
этом увеличивается.
Слайд 14При изменении одного из трех макропараметров,
изменение внутренней энергии
можно найти
по формулам
Слайд 16При изменении двух или трех параметров изменение внутренней энергии находится
по другим формулам.
Слайд 18Если газ расширяется в цилиндре под поршнем, то внутренние силы
газа совершают некоторую работу.
Эта работа называется работой газа и обозначается
А
Слайд 19Если газ подвергается сжатию в цилиндре под поршнем, то внешние
силы совершают над газом некоторую работу
Эта работа называется работой над
газом и обозначается A`.
Слайд 20В обоих случаях объем газа изменяется на величину ΔV.
Модуль
работы в обоих случаях определяется как
А= pSΔx = pΔV,
где p –
давление газа, S – площадь поршня, Δx – его перемещение;
Слайд 21А работа газа
и работа над газом связаны между собой
соотношением
А = - A`
Слайд 221. В координатных осях (p, V) работа численно равна площади фигуры
образованной графиком процесса и прямыми проекции точек начала и конца
процесса на ось V
При рассмотрении графика термодинамического процесса мы приходим к выводам
Слайд 232. Величина работы зависит от того, каким путем совершался переход
из начального состояния в конечное.
Слайд 24Во всех трех случаях газ совершает разную работу, равную площади
под графиком процесса.
Слайд 25Наибольшая работа совершается в первом случае наименьшая в третьем.
1
2
3
Слайд 26Работа идеального газа в
различных газовых процессах
изотермический (при неизменной температуре)
Слайд 27изобарный (при неизменном давлении)
изохорный (при неизменном объёме)
А = 0
Слайд 28адиабатный ( при отсутствии теплопередачи)
А = - U
Если работа, совершается не газом, а над газом, то мы
применяем те же формулы, но со знаком «-»
Слайд 29Следовательно, внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая над телом работу.
Если
же работу совершает само тело, то его внутренняя энергия уменьшается.
Слайд 31Обязательно повторить
Что такое количество теплоты?
Что такое внутренняя энергия?
Что такое
работа газа, работа над газом?
С формулами и знаками.
Слайд 32Какие газовые законы (процессы) нам известны?
Как определятся (т.е. по каким
формулам) количество теплоты, внутренняя энергия и работа в различных газовых
процессах?
Слайд 33Что называется термодинамикой?
Что такое термодинамическая система?
Какая система называется замкнутой термодинамической
системой?
Слайд 34Первый закон термодинамики
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение
ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами
Q =
ΔU + A
Слайд 35Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания
машины, способной совершать полезную работу без потребления энергии извне. Такая
гипотетическая машина получила название вечного двигателя первого рода.
(perpetuum mobile)
Слайд 36Рассмотрим как записывается первый закон термодинамики при протекании различных газовых
процессах.
Слайд 37При изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется
и внутренняя энергия газа,
ΔU = 0
Q = A
Слайд 38При изобарном процессе (p = const)
Q = ΔU + pΔV
Адиабатный процесс - процесс, протекающий в отсутствие
теплообмена с окружающими телами
При адиабатном процессе
Q = 0
A = –ΔU
Слайд 39Второй закон термодинамики
Многие тепловые процессы могут протекать только в одном
направлении. Такие процессы называются необратимыми.
Обратимыми процессами называют процессы перехода системы
из одного равновесного состояния в другое, которые можно провести в обратном направлении через ту же последовательность промежуточных равновесных состояний.
Слайд 40Второй закон термодинамики
(Клаузиус, 1850 год): невозможен процесс, при котором тепло
самопроизвольно переходит от тел менее нагретых к телам более нагретым.
(Оствальд,
1901 год): невозможен вечный двигатель второго рода.
(Томсон, 1851 год) невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет уменьшения внутренней энергии
Слайд 42 Тепловые двигатели – машины, преобразующие внутреннюю энергию тела (газа) в
механическую работу.
Слайд 43Механическая работа в тепловых двигателях производится в процессе расширения некоторого
вещества (газа, пара), которое называется рабочим телом.
.
Слайд 44Все современные тепловые двигатели работают циклически.
Процесс теплопередачи и преобразования полученного
количества теплоты в работу периодически повторяется.
.
Слайд 45Для этого рабочее тело должно совершать круговой процесс или термодинамический
цикл, при котором периодически восстанавливается исходное состояние.
.
Слайд 46Принцип действия теплового двигателя
резервуар с более высокой температурой называют нагревателем,
а с более низкой холодильником
Слайд 47В 1824 году французский инженер С. Карно рассмотрел круговой процесс,
состоящий из двух изотерм и двух адиабат. Этот круговой процесс
сыграл важную роль в развитии учения о тепловых процессах. Он называется циклом Карно
Слайд 48Полная работа A,
совершаемая газом
за цикл равна
площади цикла.
Слайд 49Рабочее тело получает от нагревателя некоторое количество теплоты
Q1 >
0 отдает холодильнику количество теплоты
Q2 < 0.
Слайд 50Работа совершаемая
рабочим телом
A = Q = Q1 – Q2
Отношение
работы A к
количеству теплоты Q1,
полученному рабочим телом
от нагревателя,
называется
коэффициентом полезного
действия тепловой машины:
Слайд 51Коэффициент полезного действия обозначается
буквой -
Определяется по формуле
Слайд 52Максимальный КПД теплового двигателя полученный Карно определяется про формуле
Слайд 53Реально существующие тепловые двигатели
паровая
машина
реактивный
двигатель
двигатель
внутреннего
сгорания
паровая
турбина
Слайд 54Тепловые двигатели
и охрана окружающе
Слайд 55Вещества, содержащиеся в выхлопных газах карбюраторных ДВС, наносят вред окружающей
среде.
СО(угарный газ) – вызывает кислородное голодание, повышает уровень сахара в
крови.
СО2 – парниковый эффект
SO2 и NO2 – заболевания дыхательных путей, крови, сосудов.
Слайд 56Pb(свинец) – заболевания крови, нервные расстройства и др.
Образуются кислотные дожди,
токсичные вещества.
Алканы, алкены – вызывают депрессию, образуют фотохимический смог, загрязнение
воздуха.
Слайд 57 Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду.
1. При сжигании топлива
используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе
постепенно уменьшается.
Слайд 582. Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.
3.
При сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными
соединениями, вредными для здоровья человека.
Слайд 594. При сжигании бензина автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу
два-три тонн свинца.
Слайд 615. Производство электрической не может быть осуществлено без отвода в
окружающую среду значительных количеств теплоты.
А это приводить к постепенному
повышению средней температуры на Земле.
Слайд 63 Факторы негативного влияния ТД на окружающую среду:
1. загрязнение атмосферы
2. шумовые загрязнения
3. проблемы утилизации
отработанных двигателей
4. загрязнение почвы
5. повышение температуры
атмосферы
Слайд 64 Пути уменьшения загрязнения окружающей среды
1. Использованием в автомобилях вместо
карбюраторных бензиновых двигателей дизельных, в топливо которых не добавляют соединения
свинца.
Слайд 652. Использованием в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей электродвигателей или
двигателей, использующие в качестве топлива водород.
Слайд 663. Увеличение эффективности использования энергии, борьба за её экономию.