Основы термодинамики (10 класс)

Цели урока:

Сформировать основные понятия термодинамики
Сформулировать первый закон термодинамики
Рассмотреть принцип действия тепловых

Содержание

Внутренняя энергия
Работа в термодинамике
Количество теплоты
Первый закон термодинамики
Принцип действия тепловых двигателей. КПД
_________
Термодинамика

Внутренняя энергия
Определение:
Внутренняя энергия тела – это сумма кинетической энергии хаотического теплового

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа

число молекул

кинетическая энергия одной молекулы

(NAk = R)

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа

Внутренняя энергия идеального двухатомного газа

- уравнение Клапейрона – Менделеева,

Так как

- уравнение Клапейрона – Менделеева,

то

В общем виде:

где i – число степеней свободы молекул газа (i

Изменение внутренней энергии тела ΔU

Совершение работы А
над самим
телом телом
ΔU

Работа в термодинамике

Работа газа:
Работа внешних сил:

Работа газа при изопроцессах

При изохорном процессе (V=const):
ΔV = 0

При изобарном процессе (Р=const):

P

V

V1

V2

P

Изобарное расширение

1

2

При изотермическом процессе (Т=const):

P

V

Изотермическое расширение

Р2

1

2

V1

V2

Геометрическое истолкование работы:

Работа, совершаемая газом в процессе его расширения (или сжатия)

Количество теплоты – часть внутренней энергии, которую тело получает или теряет

Первый закон термодинамики

Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного

Применение первого закона термодинамики к различным процессам

Тепловые двигатели –
устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую.

Принцип действия тепловых двигателей

Т1 – температура нагревателя
Т2 – температура холодильника
Q1 –

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя –
отношение работы А’, совершаемой

где

работа, совершаемая
двигателем

тогда

КПД всегда меньше единицы, так как у всех двигателей

Максимальное значение КПД
тепловых двигателей (цикл Карно):

Отрицательные последствия использования тепловых двигателей:
Потепление климата
Загрязнение атмосферы
Уменьшение кислорода в атмосфере
Решение проблемы: