План – конспект

Тема урока: Понятия о термодинамическом процессе. Рабочее тело, параметры его состояния. Закон идеальных газов.

Цели занятия:

Образовательные:

- сформировать представления учащихся о понятиях термодинамических процессов;

- рассказать учащимся о термодинамических процессах, рабочем теле, параметрах его состояния, законе идеальных газов.

Развивающие:

- развитие познавательной активности учащихся;

- развитие мыслительных и логических способностей.

Воспитательные:

- привить у учащихся общие понятия будущей профессии;

- проведение взаимосвязи между уровнем технической подготовки, конкурентоспособностью работников и компетентностью, выполняемых задач;

- взаимосвязь с другими дисциплинами.

Тип занятия: Усвоение основных знаний.

Материально – техническое обеспечение урока:

- учебники: В.А. Стуканов «Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля»;

- интерактивные средства.

Межпредметные связи: физика, химия и др.

Ход занятия:

1. Вводно-мотивационный этап:

- организационная часть;

- контроль готовности к занятиям;

- разъяснение целей и задач занятия.

2. Организация учебной деятельности: изучение нового материала.

План.

Всякая тепловая машина приводится в действие вследствие происходящего в ней изменения состояния вещества, называемого рабочим телом или рабочим агентом.

Совокупность тел, находящихся в тепловом и механическом взаимодействии друг с другом и окружающей средой, называется термодинамической системой.

Рабочее тело определяет тип и назначение тепловой машины. Так у паровой машины рабочим телом является водяной пар, у поршневых двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей — продукты сгорания топлива, у компрессоров холодильных машин рабочим агентом является пар аммиака, фреона и т. д. Для расчета термодинамического анализа работы тепловой машины необходимо знать термодинамические свойства рабочего тела.

Наиболее эффективными рабочими телами для тепловых машин являются газы и пары, обладающие наибольшим коэффициентом объемного расширения.

В технической термодинамике в качестве рабочего тела принимается идеальный газ — условное газообразное вещество, силами взаимодействия между молекулами которого пренебрегают.

В реальных же газах учитываются силы притяжения между молекулами, а молекулы имеют объем. Если реальные газы сильно разряжены, их свойства близки к свойствам идеального газа.

В качестве идеальных газов могут рассматривать такие газы, как азот, гелий, водород.

В общем случае для теплотехнических расчетов вполне допустимо распространение свойств идеального газа на все рассматриваемые газы. Это позволяет упростить математические выражения законов термодинамики.

Очевидно, что одно и то же вещество при различных условиях может находиться в различных состояниях.

Для того чтобы определить конкретные физические условия, при которых рассматривается данное вещество и тем самым однозначно определить его состояние, вводятся параметры состояния вещества.

Параметрами состояния газа называются величины, характеризующие данное состояние газа.

К параметрам состояния газа относятся абсолютная температура, абсолютное давление, удельный объем, внутренняя энергия, энтропия, энтальпия и др. Абсолютная температура, абсолютное давление и удельный объем являются основными параметрами газообразного вещества.

Абсолютная температура

Температура газа служит мерой кинетической энергии поступательного движения молекул газа и характеризует степень его нагрева. Температуру газа измеряют приборами, основанными на тех или иных свойствах вещества, меняющихся с изменением температуры. Эти приборы имеют градуировку, т. е. температурную шкалу.

Создателем первого такого прибора — термометра был немецкий ученый Фаренгейт, который за начало шкалы принял уровень, соответствующий температуре таяния смеси, состоящей из равных масс нашатыря и таюшего льда. Верхней точкой был уровень, соответствующий температуре кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Расстояние между этими двумя уровнями он разделил на 180 частей и. таким образом, получил один градус.

В 1723 г. французский физик Реомюр предложил шкалу, основанную на двух опорных точках, соответствующих температурам таяния льда и кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Расстояние между двумя точками он разделил на 80 равных частей.

В 1742 г. шведский астроном Цельсий предложил температурную шкалу с теми же опорными точками, на которых построена шкала Реомюра, но расстояние между ними он разделил на 100 частей. Обозначается градус Цельсия — °С.

В настоящее время в термодинамике в качестве основной принята термодинамическая температурная шкала, где нижней границей шкалы является температура абсолютного нуля (практически недостижимая), когда прекращается тепловое движение молекул.

Е диница температуры по термодинамической температурной шкале получила название Кельвин по имени ученого У. Томпсона, лорда Кельвина, предложившего начало отсчета вести от абсолютного нуля.

Тройной точке воды, т. е. когда в равновесии находятся три фазы воды: лед, жидкость и пар, присвоена температура 273,15 К. Она находится на 0,01 °С выше точки плавления льда.

На рис. 1.1 показано соотношение между шкалой Цельсия и шкалой Кельвина, т. е.

Т(К) = t(°С) + 273,15,

где Т — температура по термодинамической шкале, К;

t — температура по шкале Цельсия, °С.

К преимуществам термодинамической температурной шкалы можно отнести следующее:

во-первых, значения температур по >той шкале не зависят от физических свойств термометрических тел;

во-вторых, температура по этой шкале может быть воспроизведена с большой точностью, так как она строится по одной опорной точке;

в-третьих, все температуры — величины положительные, что упрощает расчеты.