1 Основи термодинаміки Основи термодинаміки Учитель фізики МБОУ ЗОШ 1 Архипова Ольга Леонідівна
2 Мета уроку: 1.Сформіровать основні поняття термодинаміки 2.Сформуліровать перший закон термодинаміки 3.Рассмотреть принцип дії теплових двигунів і їх ККД 4.Виявіть негативний вплив теплових двигунів на навколишнє середовище і намітити шляхи вирішення цієї проблеми
4 Внутрішня енергія Визначення: Внутрішня енергія тіла - це сума кінетичної енергії хаотичного теплового руху частинок (атомів і молекул) тіла і потенційної енергії їх взаємодії Позначення: U Одиниці виміру: [Дж]
5 Внутрішня енергія ідеального одноатомного газу число молекул кінетична енергія однієї молекули (N A k = R)
6 Внутрішня енергія ідеального одноатомного газу
7 Так як - рівняння Клапейрона - Менделєєва, то внутрішня енергія: - для одноатомного газу - для двоатомних газу.
8 У загальному вигляді: де i - число ступенів свободи молекул газу (i = 3 для одноатомного газу і i = 5 для двоатомних газу)
9 Зміна внутрішньої енергії тіла ΔU Вчинення роботи А над самим тілом ΔU ΔU Теплообмін Q теплопровідність конвекція випромінювання
10 Робота в термодинаміці Робота газу: Робота зовнішніх сил:
11 Робота газу при ізопроцессамі При Ізохоричний процесі (V = const): ΔV = 0 робота газом не відбувається: P V ізохорно нагрівання
12 При изобарном процесі (Р = const): P V V1V1 V2V2 P ізобарна розширення 12
13 При ізотермічному процесі (Т = const): P V Ізотермічне розширення Р2Р2 1 2 V1V1 V2V2
14 Геометричне тлумачення роботи: Робота, що здійснюється газом в процесі його розширення (або стиснення) при будь-якому термодинамическом процесі, чисельно дорівнює площі під кривою, яка зображує зміна стану газу на діаграмі (р, V). P V V1V1 V2V2 P P V Р2Р2 1 2 V1V1 V2V2 S S Р1Р1
15 Кількість теплоти - частина внутрішньої енергії, яку тіло отримує або втрачає при теплопередачі Процес формула Нагрівання або охолодження С - питома теплоємність речовини [Дж / кг 0 К], m - маса [кг], ΔT - зміна температури [0 K]. Кипіння або конденсація r - питома теплота пароутворення [Дж / кг] Плавлення або кристалізація λ- теплота плавлення речовини [Дж / кг] Від згоряння палива q - питома теплота згоряння палива [Дж / кг]
16 Перший закон термодинаміки Зміна внутрішньої енергії системи при переході її з одного стану в інший дорівнює сумі роботи зовнішніх сил і кількості теплоти, переданого системі Кількість теплоти, передане системі, йде на зміну її внутрішньої енергії і на здійснення системою роботи над зовнішніми тілами
17 Застосування першого закону термодинаміки до різних процесів ПроцессПостоянний параметр Перший закон термодинаміки ІзохорнийV = const ΔU = Q ІзотерміческійТ = const Q = A 'ІзобарнийР = const Q = ΔU + A' АдіабатнийQ = const ΔU = -A '
18 Теплові двигуни - пристрої, здатні перетворювати внутрішню енергію палива в механічну. Види теплових двигунів
19 Принцип дії теплових двигунів Т 1 - температура нагрівача Т 2 - температура холодильника Q 1 - кількість теплоти, отримана від нагрівача Q 2 - кількість теплоти, віддане холодильника
20 Коефіцієнт корисної дії (ККД) теплового двигуна - відношення роботи А, яку здійснюють двигуном, до кількості теплоти, отриманого від нагрівача:
21 де-робота, що здійснюється двигуном тоді ККД завжди менше одиниці, так як у всіх двигунів деяку кількість теплоти передається холодильника При двигун не може працювати
22 Максимальне значення ККД теплових двигунів (цикл Карно):
23 Негативні наслідки використання теплових двигунів: Потепління клімату Забруднення атмосфери Зменшення кисню в атмосфері Рішення проблеми: Замість пального використовувати зріджений газ. Бензин замінити воднем. Електромобілі. Дизелі. На теплових електростанціях використовувати скрубери, в яких сірка зв'язується з вапном. Спалювання вугілля в киплячому шарі. ДвігательКПД,% Парова машина 1 Паровоз 8 Карбюрато- рний двигун Газова турбіна 36 Парова турбіна Ракетний двигун на рідкому паливі 47 ККД теплових двигунів
24 Література 1.Мякішев Г.Я. Буховцев Б.Б., Соцький М.М. Фізика 10 клас. - М. Просвітництво, - 365 с. 2.Касьянов В.А. Фізика 10 клас. - М. Дрофа, - 410 с. 3.Волков В.А. Поурочні розробки з фізики. 10 клас. - М: Вако, - 400 с.