Термодинамика. Основа термодинамики

Термодинамика как наука оформилась в первой половине 19 века. Её

Термодинамика все явления рассматривает не с точки зрения их механизма,

Основа термодинамики -

это 2 закона , которые раньше назывались Первое

Закон сохранения
и превращения энергии.

а) формулировка закона сохранения
б) историческая

I. О сохранении и превращении энергии а. формулировка Энергия в природе

Роберт Майер 1814-1878

Юлиус Роберт Майер родился в Хейльбронне 25 ноября

Джемс Прескотт Джоуль родился 24 декабря в местечке Санфорд близ

Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц родился 31 августа 1821 г. в

Первый закон термодинамики.

Первый закон термодинамики.

Закон сохранения и превращения энергии, распространённый на тепловые явления,

ΔU

U

Q

A

Внутренняя энергия функция состояния тела

Кинетическая энергия движения частиц, составляющих тело

Потенциальная энергия

Энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче, называется количеством

Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела

Способы теплопередачи

Теплопроводность- это явление передачи энергии от более нагретой части тела

Теплопроводность - это перенос теплоты структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами)

Способы теплопередачи

Конвекция – это явление передачи тепла от нагревателя струями жидкости

Естественная конвекция возникает в веществе самопроизвольно при его неравномерном нагревании в

Способы теплопередачи

Лучистый теплообмен (излучение) – это способ передачи энергии электромагнитными

Излучают энергию все тела: и сильно нагретые, и слабо, например тело

Расчет количества теплоты:

Q = cm(tконечная- tначальная)
- нагревание или охлаждение тел

Жидкие вещества

Газообразные
вещества

Твёрдые вещества

Плавление

Кристаллизация

Конденсация

Испарение

Сублимация

Десублимация

плавление

нагревание

отвердевание

охлаждение

Поглощение Q

Выделение Q

t плавления = t отвердевания

График
плавления и кристаллизации

А

B

C

D

E

F

G

кипение

нагревание

конденсация

охлаждение

Поглощение Q

Выделение Q

t кипения = t конденсации

График
кипения и конденсации

А

B

C

D

E

F

G

нагревание

охлаждение

Что происходит с веществом при нагревании?

-10

t0C

τ,мин

Лед греется

Вода греется

Пока ещё лед

Уже только

Что происходит с веществом при охлаждении?

100

t,0C

Пар охлаждается

Пар конденсируется

Вода охлаждается

Пока ещё пар

Уже

Теплообмен

Процесс передачи теплоты от нагретого тела к более холодному называют теплообменом.

Горячее

Первый закон термодинамики

Q=∆U+A

Количество теплоты, полученное системой, расходуется на изменение её внутренней

Внутренняя энергия.

Внутренняя энергия.

Любое тело обладает внутренней энергией.
Внутренняя энергия складывается из

Внутренняя энергия U одного моля
идеального газа равна: Внутренняя энергия U

В термодинамике важно знать
не абсолютное значение внутренней энергии, а

Количество теплоты, сообщаемой телу, идёт на увеличение внутренней энергии и на

Работа газа.

Геометрический смысл работы

Работа численно равна площади под графиком процесса на диаграмме

Второй закон термодинамики

Второй з-н термодинамики указывает направление возможных энергетических превращений и

Превращения энергии

«Вечные двигатели»

Современная жизнь человека невозможна без использования самых разнообразных машин. С

«Вечные двигатели»

Согласно первому закону термодинамики мы имеем
А΄=Q-∆U.
Любая машина

Тепловые двигатели

Машины, преобразующие внутреннюю энергию в механическую работу, называют тепловыми двигателями

Тепловой двигатель

КПД теплового двигателя

Кпд реальных двигателей:
турбореактивный - 20 -30%; карбюраторный -

Идеальная тепловая машина

Идеальная тепловая машина - машина Карно (Сади Карно, Франция,

Второй закон термодинамики

Второй з-н термодинамики указывает направление возможных энергетических превращений и

газ получил извне количество теплоты, равное 5 Дж
газ получил извне количество

A = S = (4 ∙2 )/2∙105 = 4∙105 Дж

4.105 Дж
16.105

гирю поднять на 2 м
гирю нагреть на 2о С
увеличить скорость гири

100 кДж
200 кДж
300 кДж
400 кДж

увеличивается
уменьшается
увеличивается или уменьшается в зависимости от изменения объема
не изменяется