Термодинамика. Внутренняя энергия

Содержание

Слайд 2

Термодинамика –
теория тепловых явлений, в которой не учитывается молекулярное строение тел.
Выводы

Термодинамика – теория тепловых явлений, в которой не учитывается молекулярное строение тел.
термодинамики опираются на совокупность опытных фактов и не зависят от наших знаний о внутреннем устройстве вещества, хотя в целом ряде случаев термодинамика использует молекулярно-кинетические модели для иллюстрации своих выводов.
В противоположность молекулярно-кинетической теории, которая делает выводы на основе представлений о молекулярном строении вещества

Слайд 3

Если термодинамическая система была подвержена внешнему воздействию, то в конечном итоге она

Если термодинамическая система была подвержена внешнему воздействию, то в конечном итоге она
перейдет в другое равновесное состояние.
Такой переход называется термодинамическим процессом.

Слайд 4

Если процесс протекает достаточно медленно (в пределе бесконечно медленно), то система в

Если процесс протекает достаточно медленно (в пределе бесконечно медленно), то система в
каждый момент времени оказывается близкой к равновесному состоянию.

Процессы, состоящие из последовательности равновесных состояний, называются квазистатическими.

Слайд 5

С точки зрения молекулярно-кинетической теории
внутренняя энергия вещества
=
кинетическая энергия всех атомов и

С точки зрения молекулярно-кинетической теории внутренняя энергия вещества = кинетическая энергия всех
молекул
+
потенциальная энергия их взаимодействия

Внутренняя энергия


Внутренняя энергия идеального газа равна
сумме кинетических энергий (только) всех частиц газа, находящихся в непрерывном и беспорядочном тепловом движении.

Слайд 6


внутренняя энергия U тела определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние тела.

внутренняя энергия U тела определяется макроскопическими параметрами, характеризующими состояние тела.

Слайд 7

Способы изменения ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

СОВЕРШЕНИЕ
РАБОТЫ

ТЕПЛООБМЕН

– КОНВЕКЦИЯ
– ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ
– ИЗЛУЧЕНИЕ

Количество теплоты – энергия

Способы изменения ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ СОВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕН – КОНВЕКЦИЯ – ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ –
передаваемая или получаемая путем теплообмена

А>0 при работе внешних сил над системой
А<0 при работе системы над внешними телами

Q >0 если система получает теплоту
Q< 0 если система отдает теплоту

Слайд 8

Расчет работы в термодинамике

Расчет работы в термодинамике

Слайд 9

В общем случае надо процесс разбить на малые части и сосчитать элементарные

В общем случае надо процесс разбить на малые части и сосчитать элементарные
работы, а затем их сложить

Расчет работы в термодинамике

Слайд 10

Работа при изменении объема

При расширении работа газа положительна.
A = pΔV -

Работа при изменении объема При расширении работа газа положительна. A = pΔV
работа газа

При сжатии - отрицательна.
A' = ‒ pΔV - работа внешних сил.

Слайд 11

Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, получим:

Используя уравнение Менделеева-Клапейрона, получим:

Слайд 12

В изохорном процессе объем не меняется, следовательно, в изохорном процессе работа не

В изохорном процессе объем не меняется, следовательно, в изохорном процессе работа не совершается!
совершается!

Слайд 13

Три различных пути перехода из состояния (1) в состояние (2). Во

Три различных пути перехода из состояния (1) в состояние (2). Во всех
всех трех случаях газ совершает разную работу, равную площади под графиком процесса.

Процессы, изображенные на рисунке, можно провести и в обратном направлении; тогда работа A просто изменит знак на противоположный. Процессы такого рода, которые можно проводить в обоих направлениях, называются обратимыми

Работа газа

Слайд 14

При расширении газа работа положительна

Сила давления газа и перемещение направлены одинаково.

При сжатии

При расширении газа работа положительна Сила давления газа и перемещение направлены одинаково.
газа работа отрицательна

ΔV > 0

ΔV < 0

Слайд 15

Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической

Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической
системы.
Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.

Первый закон термодинамики

ΔU = Q – A

Слайд 16

Другая форма записи соотношение, выражающего первый закон термодинамики:
Количество теплоты, полученное системой,

Другая форма записи соотношение, выражающего первый закон термодинамики: Количество теплоты, полученное системой,
идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.

Q = ΔU + A.

Слайд 17

Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. Согласно этому закону, энергия не

Первый закон термодинамики является обобщением опытных фактов. Согласно этому закону, энергия не
может быть создана или уничтожена; она передается от одной системы к другой и превращается из одной формы в другую.
Важным следствием первого закона термодинамики является утверждение о невозможности создания машины, способной совершать полезную работу без потребления энергии извне и без каких-либо изменений внутри самой машины. Такая гипотетическая машина получила название вечного двигателя (perpetuum mobile) первого рода. Многочисленные попытки создать такую машину неизменно заканчивались провалом. Любая машина может совершать положительную работу A над внешними телами только за счет получения некоторого количества теплоты Q от окружающих тел или уменьшения ΔU своей внутренней энергии.

Слайд 18

АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС

АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС

Слайд 19

Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы,

Наряду с изохорным, изобарным и изотермическим процессами в термодинамике часто рассматриваются процессы,
протекающие в отсутствие теплообмена с окружающими телами.
Сосуды с теплонепроницаемыми стенками называются адиабатическими оболочками.

Процессы расширения или сжатия газа, протекающие в отсутствие теплообмена (Q = 0) называются адиабатными или адиабатическими.

Слайд 20

На плоскости (p, V) процесс адиабатического расширения (или сжатия) газа изображается кривой, которая

На плоскости (p, V) процесс адиабатического расширения (или сжатия) газа изображается кривой,
называется адиабатой.

При адиабатическом расширении газ совершает положительную работу (A > 0); поэтому его внутренняя энергия уменьшается (ΔU < 0).
Это приводит к понижению температуры газа. Вследствие этого давление газа при адиабатическом расширении убывает быстрее, чем при изотермическом расширении

ИЗОТЕРМА

Слайд 21

Опыт "воздушное огниво". Возьмем толстостенный стеклянный цилиндр с поршнем. На дно цилиндра

Опыт "воздушное огниво". Возьмем толстостенный стеклянный цилиндр с поршнем. На дно цилиндра
насыплем измельченной "серы" от спичек. Резко
ударив по рукоятке, мы сильно сожмем воздух. В результате он нагревается
настолько сильно, что серный порошок воспламеняется.

Слайд 22

Опыт "туман в бутыли". Для него нам потребуются бутыль и насос,
изображенные на

Опыт "туман в бутыли". Для него нам потребуются бутыль и насос, изображенные
рисунке. Прежде чем вставить пробку, в бутыль наливают
немного воды и несколько раз встряхивают, чтобы воздух внутри стал влажным.
Придерживая пробку рукой, накачивают воздух. Когда пробка готова выскочить,
накачивание прекращают и ожидают 5-10 минут, чтобы воздух в бутыли охладился
до комнатной температуры (так как при совершении над ним работы он нагрелся).
При отпускании пробки она вылетает, и в бутыли образуется туман!

Слайд 24

Применение первого закона термодинамики

к изопроцессам

Применение первого закона термодинамики к изопроцессам

Слайд 25

ı закон термодинамики

Q = ΔU + A

Изобарный процесс A = p ΔV

Изотермический процесс

Изменение внутренней энергии

ı закон термодинамики Q = ΔU + A Изобарный процесс A =

Слайд 26

Изотермический процесс

Изотермический процесс

Слайд 27

Первое начало термодинамики для изотермического процесса.

Первое начало термодинамики для изотермического процесса.

Слайд 28

m=const
M=const
V=const

m=const
M=const
V=const

Изохорный процесс

m=const M=const V=const m=const M=const V=const Изохорный процесс

Слайд 29

Первое начало термодинамики для изохорного процесса.

Первое начало термодинамики для изохорного процесса.

Слайд 30

m=const
M=const
p=const

Изобарный процесс

m=const M=const p=const Изобарный процесс

Слайд 31

Первое начало термодинамики для изобарного процесса.

Первое начало термодинамики для изобарного процесса.

Слайд 32

Адиабатный процесс

Адиабатный процесс

Слайд 33

Первое начало термодинамики для адиабатного процесса.

Первое начало термодинамики для адиабатного процесса.

Слайд 34

Практическая работа на тему «Работа газа»

Практическая работа на тему «Работа газа»
Имя файла: Термодинамика.-Внутренняя-энергия.pptx
Количество просмотров: 52
Количество скачиваний: 0