Физика

Узнайте новое
Тема урока
Первый закон термодинамики

Фронтальный опрос
1. Дать определение внутренней энергии.
2. Способы изменения внутренней энергии.
3.Как определить работу,совершенную газом при его расширении ?
4.Как с помощью графика в координатах ( p,V ) определить работу по изменению состояния газа ?
5.Что называют количеством теплоты ?
Подготовка к восприятию нового
материала

Содержание 1-ого закона термодинамики
Применение 1-ого закона термодинамики к изопроцессам в газах
Адиабатический процесс
Необратимость процессов в природе
План урока

Обмен энергией между термодинамической системой и окружающими телами в результате теплообмена и совершаемой
работы

Изменение Δ U внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы A внешних сил и количества теплоты Q, переданного системе
Первый закон термодинамики
ΔU = Q + A

Q = ΔU + A’
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.
Вторая запись первого закона термодинамики

Виды изопроцессов
Изопроцессы
Изобарный
Изохорный
Изотермический
Адиабатный

Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.
В изохорном процессе ( V = const )
Газ работы не совершает, А=0

Здесь U (T1) и U (T2) – внутренние энергии газа в
начальном и конечном состояниях.
Q = ΔU = U (T2) – U (T1)
Первый закон термодинамики для изохорного процесса

Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.
В изобарном процессе (p = const)

Работа, совершаемая газом, выражается соотношением
A = p (V2 – V1) = p ΔV
p-давление
V1,V2- объем в начальном и конечном состояниях соответственно

Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.
Первый закон термодинамики для изобарного процесса :
Q = U (T2) – U (T1) + p (V2 – V1) = ΔU + p ΔV

Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.
В изотермическом процессе (T=const) следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, Δ U = 0.

Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением
Q = A
Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения,
превращается в работу над внешними телами.

Адиабатический процесс
Модель. Адиабатический процесс

В адиабатическом процессе Q = 0; поэтому первый закон термодинамики принимает вид
. газ совершает работу за счет убыли его внутренней энергии.
A = –ΔU

Семейства изотерм (красные кривые) и адиабат (синие кривые) идеального газа
(A > 0) (Δ U < 0)

В координатах (p, V) уравнение адиабатного процесса имеет вид
Это соотношение называют уравнением Пуассона. Здесь γ = Cp / CV – показатель адиабаты, Cp и CV – теплоемкости газа в процессах с постоянным давлением и с постоянным объемом.
pVγ = const

Работа газа в адиабатическом процессе просто выражается через температуры T 1 и T 2 начального и конечного состояний
A = CV (T2 – T1)

Расширение газа в пустоту
. В этом процессе Q = 0, т.к. нет теплообмена с окружающими телами, и A = 0, т.к. оболочка недеформируема.
Из первого закона термодинамики следует: Δ U = 0, т. е.
внутренняя энергия газа осталась неизменной.

Закрепление знаний,умений,навыков.
1)
а) при быстром сжатии газа температура его повысилась.Можно ли сказать,что
- газу сообщено некоторое количество теплоты ?
- внутренняя энергия газа увеличилась ?
б) можно ли передать газу некоторое количество теплоты,не вызывая при этом повышения его температуры ?
Ответьте на вопросы:

Δ U=A+Q
Δ U=Q
Δ U=Q-A’
Используя уравнение первого закона термодинамики,запишите формулу для расчета внутренней энергии в каждом случае.
Закрепление знаний,умений,навыков.
Ответы:

Ответы.
Изобарный- изменяются
параметры V,T
Изотермический-изменяются
параметры p,V
Изохорный - A=0
Адиабатный -Q=0
Выберите правильный вариант ответа.
Закрепление знаний,умений,навыков.

Домашнее задание
повторить КПД теплового двигателя (“Физика 8”); превращение энергии и использование машин (“Физика 9”).
Параграф 26-28