Инфоурок Физика ПрезентацииПервое начало термодинамики

Первое начало термодинамики

Скачать материал
Скачать материал "Первое начало термодинамики"

Получите профессию

Фитнес-тренер

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Микробиолог

Описание презентации по отдельным слайдам:

  • ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Внутренняя энергия. Работа и теплота
2.Теплоёмко...

    1 слайд

    ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

    Внутренняя энергия. Работа и теплота
    2.Теплоёмкость идеального газа. Уравнение Майера
    3. Теплоёмкости одноатомных и многоатомных газов
    4. Закон о равномерном распределении энергии по степеням свободы
    5. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных газов

  • 1. Внутренняя энергия. Работа и теплота

Наряду с механической энергие...

    2 слайд

    1. Внутренняя энергия. Работа и теплота

    Наряду с механической энергией любое тело (или система) обладает внутренней энергией.

    Она складывается из
    теплового хаотического движения молекул,
    потенциальной энергии их взаимного расположения,
    - кинетической и потенциальной энергии электронов в атомах, нуклонов в ядрах и др.

  • В термодинамике важно знать не абсолютное значение внутренней энергии, а её...

    3 слайд



    В термодинамике важно знать не абсолютное значение внутренней энергии, а её изменение.

    В термодинамических процессах изменяется только кинетическая энергия движущихся молекул (тепловой энергии недостаточно, чтобы изменить строение атома, а тем более ядра).

    Следовательно, фактически под внутренней энергией в термодинамике подразумевают энергию теплового хаотического движения молекул.

  • Внутренняя энергия U одного моля идеального газа равна:    или...

    4 слайд

    Внутренняя энергия U одного моля идеального газа равна:



    или



    Таким образом, внутренняя энергия зависит только от температуры.
    Внутренняя энергия U является функцией состояния системы независимо от предыстории

  • Понятно, что в общем случае термодинамическая система может обладать как внут...

    5 слайд

    Понятно, что в общем случае термодинамическая система может обладать как внутренней, так и механической энергией и разные системы могут обмениваться этими видами энергии.
    Обмен механической энергией характеризуется совершённой работой А, а обмен внутренней энергией – количеством переданного тепла Q.

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

    6 слайд

    Количество теплоты, сообщаемой телу, идёт на увеличение внутренней энергии и на совершение телом работы:

    – это первое начало термодинамики или закон сохранения энергии в термодинамике.

    Учитывая правило знаков, первое начало термодинамики можно записать в виде:


    – изменение внутренней энергии тела равно разности сообщаемой телу теплоты и произведённой телом работы.

  • 7 слайд

  • Закон сохранения энергии  для малого изменения состояния системы будет иметь...

    8 слайд

    Закон сохранения энергии для малого изменения состояния системы будет иметь вид:


    U – функция состояния системы;
    dU – её полный дифференциал, а
    δQ и δА таковыми не являются.

  • В каждом состоянии система обладает определенным и только таким значением вну...

    9 слайд

    В каждом состоянии система обладает определенным и только таким значением внутренней энергии, поэтому можно записать

    Так как U – функция состояния, то


    Этот справедливо для любой функции состояния.

  • Теплота Q и работа А зависят от того, каким образом совершен переход из состо...

    10 слайд

    Теплота Q и работа А зависят от того, каким образом совершен переход из состояния 1 в состояние 2 (изохорически, адиабатически), а внутренняя энергия U не зависит.

    При этом нельзя сказать, что система, обладает определенным для данного состояния значением теплоты и работы.

    Количество теплоты Q выражается в тех же единицах, что работа и энергия, т.е. в джоулях
    [Q] = Дж.

  • Особое значение в термодинамике имеют круговые или циклические процессы, при...

    11 слайд

    Особое значение в термодинамике имеют круговые или циклические процессы, при которых система, пройдя ряд состояний, возвращается в исходное.

  • Если                 то согласно первому началу термодинамики...

    12 слайд

    Если то согласно первому началу термодинамики т.е. нельзя построить периодически действующий двигатель, который совершал бы бóльшую работу, чем количество сообщенной ему извне энергии.
    Вечный двигатель первого рода невозможен.

    К недостаткам первого начала следует отнести то, что: первое начало термодинамики не указывает, в каком направлении идут процессы изменения состояния.

  • 2. Теплоёмкость идеального газа 
Теплоёмкость тела характеризуется колич...

    13 слайд

    2. Теплоёмкость идеального газа
    Теплоёмкость тела характеризуется количеством теплоты, необходимой для нагревания этого тела на один градус



    Размерность теплоемкости: [C] = Дж/К.

    Теплоёмкость – величина неопределённая, поэтому пользуются понятиями удельной и молярной теплоёмкости.

  • Удельная теплоёмкость   Суд –  количество теплоты, необходимое для нагревания...

    14 слайд

    Удельная теплоёмкость Суд – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1 градус [Cуд] = Дж/К.

    Молярная теплоемкость Сμ  количество теплоты, необходимое для нагревания
    1 моля газа на 1 градус
    [Cμ] = Дж/(мольК).

  • Теплоёмкость термодинамической системы зависит от того, как изменяется состоя...

    15 слайд

    Теплоёмкость термодинамической системы зависит от того, как изменяется состояние системы при нагревании.

    Если газ нагревать при постоянном объёме, то всё подводимое тепло идёт на нагревание газа, то есть изменение его внутренней энергии.
    Теплоёмкость при постоянном объёме СV

  • СР – теплоемкость при постоянном давлении.    Если нагревать газ при постоян...

    16 слайд

    СР – теплоемкость при постоянном давлении.
    Если нагревать газ при постоянном давлении Р в сосуде с поршнем, то поршень поднимется на некоторую высоту h, то есть газ совершит работу.

  • Следовательно, проводимое тепло затрачивается и на нагревание и на совершение...

    17 слайд

    Следовательно, проводимое тепло затрачивается и на нагревание и на совершение работы. Отсюда ясно, что


    Итак, проводимое тепло и теплоёмкость зависят от того, каким путём осуществляется передача тепла. Следовательно Q и С не являются функциями состояния. Величины СР и СV оказываются связанными простыми соотношениями. Найдём их.

  • Пусть мы нагреваем один моль идеального газа при постоянном объёме. Тогда,...

    18 слайд

    Пусть мы нагреваем один моль идеального газа при постоянном объёме. Тогда, первое начало термодинамики, запишем в виде:


    т.е. бесконечно малое приращение количества теплоты равно приращению внутренней энергии.



    Теплоемкость при постоянном объёме будет равна:

  • В общем случае		                                   		   так как U мож...

    19 слайд

    В общем случае


    так как U может зависеть не только от температуры.

    В случае идеального газа справедлива формула


    Из этого следует, что

  • Внутренняя энергия идеального газа является только функцией температуры  (и...

    20 слайд

    Внутренняя энергия идеального газа является только функцией температуры (и не зависит от V, Р и тому подобным), поэтому формула справедлива для любого процесса.

    Для произвольной массы идеального газа:


  • При изобарическом процессе кроме увеличения внутренней энергии происходит со...

    21 слайд

    При изобарическом процессе кроме увеличения внутренней энергии происходит совершение работы газом:


    Из основного уравнения молекулярно-кинетической теории
    При изобарическом процессе Р = const.
    Тогда получим:

  • Это уравнение Майера для одного моля газа. Из него следует, что физический с...

    22 слайд


    Это уравнение Майера для одного моля газа. Из него следует, что физический смысл универсальной газовой постоянной в том, что R – численно равна работе, совершаемой одним молем газа при нагревании на один градус при изобарическом процессе.
    Используя это соотношение, Роберт Майер в 1842 г. вычислил механический эквивалент теплоты: 1 кал = 4,19 Дж.

  • 3. Теплоёмкости одноатомных и многоатомных газов
Внутренняя энергия одного мо...

    23 слайд

    3. Теплоёмкости одноатомных и многоатомных газов
    Внутренняя энергия одного моля идеального газа равна





  • 		 - постоянная адиабаты 				(коэффициент   Пуассона)

    24 слайд

    - постоянная адиабаты (коэффициент Пуассона)

  • Так как Тогда                           Из этого следует, что...

    25 слайд

    Так как


    Тогда Из этого следует, что

    (4.3.5)



    Кроме того , где i – число степеней

    свободы молекул.

  • Подставив в выражение для внутренней энергии, получим:а так как...

    26 слайд

    Подставив в выражение для внутренней энергии, получим:


    а так как , то

    внутреннюю энергию можно найти по формуле:

    (4.3.6)


  • Опыты с двухатомными газами такими как азот, кислород и др. показали, что...

    27 слайд

    Опыты с двухатомными газами такими как азот, кислород и др. показали, что


    Для водяного пара и других многоатомных газов (СН3, СН4, и так далее)


    То есть молекулы многоатомных газов нельзя рассматривать как материальные точки.
    Необходимо учитывать вращательное движение молекул и число степеней свободы этих молекул.

  • Числом степени свободы называется число независимых переменных, определя...

    28 слайд

    Числом степени свободы называется число независимых переменных, определяющих положение тела в пространстве и обознача-ется i



    i = 3
    Как видно, положение материальной точки (одноатомной молекулы) задаётся тремя координатами, поэтому она имеет три степени свободы: i = 3

  • Многоатомная молекула может ещё и вращаться. Например, у двухатомных молекул...

    29 слайд

    Многоатомная молекула может ещё и вращаться. Например, у двухатомных молекул вращательное движение можно разложить на два независимых вращения, а любое вращение можно разложить на три вращательных движения вокруг взаимно перпендикулярных осей. Но для двухатомных молекул вращение вокруг оси x не изменит её положение в пространстве, а момент инерции относительно этой оси равен нулю

  • i = 6i = 5i = 3

    30 слайд

    i = 6
    i = 5
    i = 3

  • 4. Закон о равномерном распределении энергии по степеням свободы
Больцман до...

    31 слайд

    4. Закон о равномерном распределении энергии по степеням свободы

    Больцман доказал, что, средняя энергия, приходящаяся на одну степень свободы равна
    Для i степеней свободы i = iп + iвр + iкол

    для одноатомной молекулы i = 3,

    для двухатомной молекулы i = 5

    для трёхатомной молекулы i = 6

  • Для молярной теплоемкостиДля удельной теплоемкости

    32 слайд

    Для молярной теплоемкости






    Для удельной теплоемкости

  • 33 слайд

  • Для одноатомных газов это выполняется в очень широких пределах, а для д...

    34 слайд

    Для одноатомных газов это выполняется в очень широких пределах, а для двухатомных газов только в интервале от 100  1000 К. Отличие связано с проявлением квантовых законов. При низких температурах вращательное движение как бы «вымерзает» и двухатомные молекулы движутся поступательно, как одноатомные;
    равны их теплоёмкости.
    При увеличении температуры, когда Т > 1000 К, начинают сказываться колебания атомов молекулы вдоль оси z (атомы в молекуле связаны не жёстко, а как бы на пружине).

  • Одна колебательная степень свободы несет         энергии, так как при этом...

    35 слайд

    Одна колебательная степень свободы несет

    энергии, так как при этом есть и кинетическая и потенциальная энергия, то есть появляется шестая степень свободы – колебательная. При температуре равной 2500 К, молекулы диссоциируют. На диссоциацию молекул тратится энергия раз в десять превышающая среднюю энергию поступательного движения. Это объясняет сравнительно низкую температуру пламени. Кроме того, атом – сложная система, и при высоких температурах начинает сказываться движение электронов внутри него.

  • 36 слайд



  • 5. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных газовδQ =...

    37 слайд

    5. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных газов
    δQ = 0
    Закон
    Шарля
    Закон
    Гей-Люссака
    Закон
    Бойля – Мариотта

  • 38 слайд

  • 39 слайд

  • 40 слайд

  • Политропный процесс – такой процесс, при котором изменяются все основные пара...

    41 слайд

    Политропный процесс – такой процесс, при котором изменяются все основные параметры системы, кроме теплоемкости, т.е. С = const.


    Уравнение политропы




    n – показатель политропы.

  • С помощью показателя  n можно легко описать любой изопроцесс:1. Изобарный...

    42 слайд

    С помощью показателя n можно легко описать любой изопроцесс:
    1. Изобарный процесс Р = const, n = 0



    2. Изотермический процесс Т = const, n = 1,


    3. Изохорный процесс V = const,


  • 4. Адиабатический процесс Q = 0, n = γ, 				Сад = 0.	Во всех этих процесс...

    43 слайд

    4. Адиабатический процесс Q = 0, n = γ,
    Сад = 0.

    Во всех этих процессах работу можно вычислить по одной формуле:




  • 44 слайд

  • 45 слайд

Получите профессию

Методист-разработчик онлайн-курсов

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 626 831 материал в базе

Скачать материал

Другие материалы

Жазық параллель пластина мен призмада сәулелердің жүру сызбасын сызу және жазық параллель пластина мен призма формуласын қолданып, есептер шығару.
  • Учебник: «Физика (Базовый и углубленный уровни)», Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И.
  • Тема: 3. Построение изображений в линзах
  • 01.01.2021
  • 2814
  • 35
«Физика (Базовый и углубленный уровни)», Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И.

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 20.05.2020 243
    • PPTX 1.7 мбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Фазлыева Светлана Николаевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Фазлыева Светлана Николаевна
    Фазлыева Светлана Николаевна
    • На сайте: 3 года и 3 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 92387
    • Всего материалов: 236

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Интернет-маркетолог

Интернет-маркетолог

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Теоретическая механика: векторная графика

36 ч. — 180 ч.

от 1580 руб. от 940 руб.
Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Информационные технологии в деятельности учителя физики

72/108 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 118 человек из 46 регионов

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

36 ч. — 180 ч.

от 1700 руб. от 850 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 116 человек из 44 регионов

Мини-курс

Эффективные коммуникационные стратегии в образовательной среде: от управления до мотиваци

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Интегрированное управление бизнес-процессами

3 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Интеллектуальная собственность: медиа и фотографии

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 24 человека из 17 регионов