Уроки - блоки

БЛОК – 1

Урок 1 – 2. Лекция “Основные понятия термодинамики”.

3. Семинарское занятие.

4. Решение задач.

БЛОК – 2

Урок 1 – 2 Лекция “Основные законы термодинамики”.

3. Семинарское занятие: применение законов термодинамики.

4. Решение задач.

БЛОК –3

Урок 1 – 2 Лекция "Тепловые двигатели"

3. Семинарское занятие

4. Обобщающий урок

5. Контрольная работа.

Примерные темы рефератов

1. Есть ли будущее у тепловых двигателей?

2. Второе начало термодинамики и тепловая смерть Вселенной.

3. Второе начало термодинамики и происхождение жизни.

Лабораторный практикум

Стакан горячей воды охлаждается в результате теплообмена с окру­жающей средой. Построить график зависимости температуры воды от времени и объяснить его.

"Недостаток информации восполняется эмоциями"

Теорема Симонова

Дополнительные задачи и вопросы

1. Г

   I

   II

   оворят, что в архиве лорда Кельвина обнаружили рукопись, в которой автор сравнивал два циклических процесса. От времени чернила выцвели, и положения осей давления и объема восстановить не удалось. Однако из текста следовало, что процессы 1 – 4 и 2 – 3 являются изохорными, 4 –2 и 3 – 1 – изобарные, а в процессе 1 – 2 давление зависит линейно от объема (см. рис.). Кроме того, в тексте было сказано, что КПД цикла 1 – 2 – 3 – 1 η₁ = 25%. Чему равен КПД η₂ цикла 1 – 4 – 2 – 1?

2. Моль идеального газа помещают в цилиндр с подвижным поршнем (невесомым), скрепленным с дном с помощью пружины, растяжение которой подчиняется закону Гука. Определите теплоемкость газа, считая внешнее давление равным нулю и пренебрегая длиной нерастянутой пружины.

3. В вертикально расположенном цилиндрическом теплоизолированном сосуде может без трения перемещаться массивный непроводящий тепло поршень. В начальный момент поршень закрепляют и нижнюю часть сосуда заполняют идеальным двухатомным газом. Затем поршень освобождают. После установления равновесия объем, занимаемый газом, оказался в два раза меньше первоначального объема. Во сколько раз изменилась температура газа? Наружным давлением, теплоемкостью поршня и сосуда пренебречь.

4. В цилиндре под поршнем находится газ. Поршень соединен с дном цилиндра пружиной, упругие свойства которой подчиняются закону Гука. При нагревании газа его объем изменяется от V₁ до V₂, a давление - от P₁ до P₂. Пренебрегая трением и массой поршня, опре­делите совершаемую при этом работу,

5. КПД цикла 1-2-3-4-1, проведенного с идеальным газом, равен η. Найдите КПД цикла 1-3-4-1.

6. Идеальная тепловая машина, работающая по обратному циклу, передает тепло от холодильника с водой при температуре 0⁰С кипятильнику с водой при температуре 100⁰С. Сколько воды нужно заморозить в холодильнике, чтобы превратить в пар 1 кг воды в кипятильнике.

7. Внутри большого теплоизолированного сосуда находится 32 г кислорода, температура сосуда и кислорода 300 К, манометр показывает давление 1 атм. Еще внутри сосуда находится очень легкая, маленькая капсула, содержащая 1 г гелия при температуре 500 К. Капсула лопается, и гелий выходит из нее в сосуд. Как будут меняться со временем показания манометра. Теплоемкость большого сосуда составляет 1000 Дж/К.

8. На поверхности озера Байкал зимой замерзает толстый слой льда. Предположим, что в декабре толщина льда составляет 80 см, температура воздуха – 40 ⁰С. C какой скоростью в мин/час увеличивается в этот период толщина слоя льда? Плотность льда 0,92 г/см³, удельная теплота плавления 3,3·10⁵ Дж/кг, коэффициент теплопроводности 2,2 Вт/(м·⁰С).

9. В калориметр налили чашку горячей воды, после чего его температура возросла на Δt₁= 5⁰С. После того, как добавили еще одну чашку, температура возросла еще на Δt₂= 3⁰С. На сколько еще возрастет температура, если добавить третью чашку горячей воды? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

10. С помощью бензиновой горелки в помещении поддерживается температура – 3⁰С. Предполагается использовать бензин в движке с КПД 40%, а с помощью полученной механической энергии запустить тепловой насос, перекачивающий по идеальному холодильному циклу теплоту с улицы в комнату. Какую температуру удается в таком случае поддерживать в помещении при прежнем расходе бензина? Движок находится вне помещения.

11. В стакан с водой, имеющей температуру 20⁰С, поместили электронагреватель и включили его в сеть. Вода стала нагреваться со скоростью 0,03 ⁰С/мин, однако с течением времени скорость нагревания уменьшилась, и вода нагрелась только до температуры 80⁰С. Нагреватель выключили и вода стала остывать со скоростью – 0,04⁰С/мин. Чему равна температура окружающей среды?

12. С газообразным гелием проводится циклический процесс, состоящий из процесса 1-2 с линейной зависимостью давления от объема, изобарного сжатия 2-3 и изохорного нагревания 3-1. Известно, что объем в состоянии 2 в три раза больше чем в состоянии 1. Найдите отношение работы газа в цикле 1-2-3-1 к количеству теплоты, подведенному к газу в изохорном процессе 3-1.

4