Основы термодинамики

Содержание

Слайд 2

Основные понятия

Термодинамика – это раздел физики, изучающий общие закономерности обмена тепловой энергии

Основные понятия Термодинамика – это раздел физики, изучающий общие закономерности обмена тепловой
между системами, системой и внешней средой и производства работы за счет этой энергии
Термодинамической системой называется совокупность материальных тел, взаимодействующих, как между собой, так и с окружающей средой.

Слайд 3

Основные параметры состояния вещества

Температура тел - определяет направление возможного самопроизвольного перехода тепла между

Основные параметры состояния вещества Температура тел - определяет направление возможного самопроизвольного перехода
телами.
Температура, выраженная по абсолютной шкале, называется абсолютной температурой.
Соотношение для перехода от градусов Цельсия к градусам Кельвина:
T [K] = t [°C] + 273.15

Слайд 4

Давление - представляет собой силу, действующею по нормали к поверхности тела и отнесенную

Давление - представляет собой силу, действующею по нормали к поверхности тела и
к единице площади этой поверхности. Соотношение между единицами: 1 бар = 105 Па 1 кг/см2 (атмосфера) = 9.8067×104 Па 1мм рт. ст (миллиметр ртутного столба) = 133 Па 1 мм вод. ст. (миллиметр водного столба) =  9.8067 Па

Слайд 5

Плотность – отношение массы вещества к объему занимаемому этим веществом. Удельный объем - величина обратная

Плотность – отношение массы вещества к объему занимаемому этим веществом. Удельный объем
плотности т.е. отношения объема занятого веществом к его массе.

Слайд 6

Изопроцессы Уравнение Менделеева – Клапейрона Процессом называется ряд последовательных изменений состояния системы. V = сonst

Изопроцессы Уравнение Менделеева – Клапейрона Процессом называется ряд последовательных изменений состояния системы.
изохорический (греческое chora - пространство), p = сonst изобарический (греческое baros - тяжесть, вес), Т = сonst изотермический (греческое therme - жар, теплота), Q = 0 адиабатический.

Слайд 7

Внутренняя энергия термодинамической системы - кинетическая энергия теплового движения ее молекул и

Внутренняя энергия термодинамической системы - кинетическая энергия теплового движения ее молекул и потенциальная энергия их взаимодействия.
потенциальная энергия их взаимодействия.

Слайд 8

РАБОТА В ТЕРМОДИНАМИКЕ Если газ расширяется при постоянном давлении р, то сила, действующая со

РАБОТА В ТЕРМОДИНАМИКЕ Если газ расширяется при постоянном давлении р, то сила,
стороны газа на поршень:  F = рS, где S - площадь поршня.

Слайд 9

По третьему закону Ньютона:

Работа внешних сил над газом:

По третьему закону Ньютона: Работа внешних сил над газом:

Слайд 10

Геометрический смысл работы

Работа численно равна площади под графиком процесса на диаграмме (p,

Геометрический смысл работы Работа численно равна площади под графиком процесса на диаграмме (p, V).
V).

Слайд 11

Величина работы зависит от того, каким путем совершался переход из начального состояния

Величина работы зависит от того, каким путем совершался переход из начального состояния в конечное
в конечное

Слайд 12

Количество теплоты

Q = cm(t02-t01) – нагревание (охлаждение)
Q=±λm - плавление (отвердевание)
Q = ±Lm

Количество теплоты Q = cm(t02-t01) – нагревание (охлаждение) Q=±λm - плавление (отвердевание)
- парообразование (конденсация)
Q = qm – сгорание топлива

Слайд 13

Первый закон термодинамики

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния

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

Если А - работа внешних сил, а А' - работа газа, то А = - А' (в соответствии с 3-м законом Ньютона). Тогда:
другая форма записи первого закона термодинамики

Слайд 14

Вечный двигатель первого рода - устройство, способное совершать неограниченное количество работы без

Вечный двигатель первого рода - устройство, способное совершать неограниченное количество работы без
подведения энергии извне. Из первого закона термодинамики следует невозможность создания вечного двигателя первого рода.

Слайд 15

Применение первого закона термодинамики к процессам в одноатомных идеальных газах

Изотермический процесс (Т

Применение первого закона термодинамики к процессам в одноатомных идеальных газах Изотермический процесс
= const):

Изобарический процесс (р = const):

Изохорический процесс:

Слайд 16

Адиабатический процесс - процесс, при котором физическая система не получает теплоты извне

Адиабатический процесс - процесс, при котором физическая система не получает теплоты извне
и не отдает ее. Этот процесс протекает без теплообмена с окружающими телами. При адиабатическом процессе:

Слайд 17

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ Тепловые двигатели - устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. Любой тепловой

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ Тепловые двигатели - устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую
двигатель состоит из трех частей. Рабочее тело - газ, совершающий работу А' при расширении. Нагреватель - устройство, от которого рабочее тело получает количество теплоты Q 1 Холодильник - устройство, которому рабочее тело передает количество теплоты Q2

Слайд 18

Термодинамический цикл

Круговой процесс на диаграмме (p, V)

Термодинамический цикл Круговой процесс на диаграмме (p, V)

Слайд 19

Тепловой двигатель

Энергетическая схема тепловой машины: 1 – нагреватель; 2 – холодильник; 3

Тепловой двигатель Энергетическая схема тепловой машины: 1 – нагреватель; 2 – холодильник;
– рабочее тело, совершающее круговой процесс.

КПД теплового двигателя

Кпд реальных двигателей:
турбореактивный - 20 -30%;
карбюраторный - 25 -30%,
дизельный - 35-45%.

Слайд 20

Идеальная тепловая машина

Машина работает на идеальном газе.
1 - 2 - при тепловом

Идеальная тепловая машина Машина работает на идеальном газе. 1 - 2 -
контакте с нагревателем газ расширяется изотермически.
2 -3 - газ расширяется адиабатно.
После контакта с холодильником:
3 -4 - изотермическое сжатие.
4 -1 - адиабатное сжатие.

Слайд 21

Теорема Карно: кпд реальной тепловой машины не может быть больше кпд идеальной

Теорема Карно: кпд реальной тепловой машины не может быть больше кпд идеальной
машины, работающей в том же интервале температур.

Слайд 22

Второй закон термодинамики

Второй з-н термодинамики указывает направление возможных энергетических превращений и тем

Второй закон термодинамики Второй з-н термодинамики указывает направление возможных энергетических превращений и
самым выражает необратимость процессов в природе.

Формулировка Р. Клаузиуса: невозможно перевести тепло от более холодной системы к более горячей при отсутствии одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах.

Слайд 23

Формулировка У. Кельвина: невозможно осуществить такой периодический процесс, единственным результатом которого было

Формулировка У. Кельвина: невозможно осуществить такой периодический процесс, единственным результатом которого было
бы получение работы за счет теплоты, взятой от одного источника
Невозможен тепловой вечный двигатель второго рода, т.е. двигатель, совершающий механическую работу за счет охлаждения какого-либо одного тела
Имя файла: Основы-термодинамики.pptx
Количество просмотров: 22
Количество скачиваний: 0