1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Повторение 5 мин

3. Лекция 25 мин

4. Решение задач 15 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Задачи׃

1. С одним молем идеального газа проводят тепловой процесс, в котором газ сначала изобарно расширяется, а затем изохорно охлаждается. При этом газом совершена работа А'. Отношение максимального давления к минимальному давлению во всем процессе равно k. Определите температуру газа в начальном состоянии, если известно, что она равна температуре газа в конечном состоянии.

2. В длинном горизонтальном цилиндре между двумя одинаковыми поршнями находится 0,1 моль гелия. В начальный момент один поршень покоится, а другой приближается к нему со скоростью 12 м/с. На сколько градусов максимальная температура газа больше начальной? Массы поршней 415 г. Трением и теплообменом пренебречь, за поршнями вакуум.

III. Определение теплоемкости связано с первым законом термодинамики законом сохранения и превращения энергии в тепловых процессах. Q = AU+A'

Молярная теплоемкость (С) - количество теплоты, получаемое одним молем вещества при нагревании его на один кельвин.

;

Зная теплоемкость вещества в данном термодинамическом процессе, легко найти полученное телом количество теплоты:

Теплоемкость определяется не только свойствами вещества, но и видом термодинамического процесса.

1. Изотермический процесс. При изотермическом расширении (Т = пост.) газа к нему подводится тепло (Q>0), но его температура остается неизменной. Из определения следует, что теплоемкость газа в изотермическом процессе бесконечно велика. В этом случае все переданное системе количество теплоты идет на совершение работы.

2. Адиабатный процесс. Если газ участвует в адиабатном процессе, то его температура изменяется, а полученное газом количество теплоты равно нулю. Следовательно, в адиабатных процессах теплоемкость равна нулю, и работа газа А' над внешними телами совершается за счет убыли внутренней энергии: А ' = -ΔU.

3. Процессы, при которых теплоемкость остается неизменной, принято называть политропическими. Примерами политропических процессов, наряду о изотермическим и адиабатным, являются также изохорный (V = пост.) и изобарный (Р = пост.) процессы. Соответствующие им молярные теплоемкости обозначают через С_V и Ср.

4. Изохорный процесс. При изохорном процессе А = 0 и Q = ΔU

5. Изобарный процесс. При изобарном процессе (Р = пост.) газ при нагревании расширяется и совершает работу. Полученное газом тепло лишь частично идет на увеличение внутренней энергии, остальная часть затрачивается на совершение работы по расширению. Ясно, что для повышения температуры газа на один кельвин необходимо передать газу большее количество теплоты, чем при изохорном процессе, следовательно, Ср > С_V.

Q = ΔU+A' → νC_p(T₂ – Т₁) = νC_v(T₂ – Т₁) + νR(T₂ – T₁);

С_р = С_v + R – уравнение Роберта Майера.

,

IV.Задачи:

1. При нагревании 1 кг неизвестного газа на 1 К при постоянном давлении требуется 908,6 Дж, а при нагревании при постоянном объеме требуется 649 Дж. Что это за газ? (i = 5, М_в = 0,032 кг/моль).

2. В цилиндре, закрытом поршнем массой 1 кг и сечением 10 см² находится 14 г азота при температуре 27⁰С и давлении 1,1 атм. Какова сила трения между поршнем и стенками цилиндра, если для того, чтобы сдвинуть поршень, газу сообщили количество теплоты 150 кал? Атмосферное давление равно 1 атм, а молярная теплоемкость азота при постоянном объеме 5 кал/(К∙моль).

3. Равные массы гелия и водорода находятся в теплоизолированном цилиндре под поршнем. Начальный объем смеси 1 л, давление 9 атм. При адиабатическом расширении газ совершает работу 650 Дж. Найти относительное изменение температуры смеси.

4. Один моль идеального газа находится при температуре 300 К. Его объем увеличивают в 5 раз так, что теплоемкость газа в этом процессе остается постоянной и равной 5000 Дж/К. Оцените, на сколько изменится температура газа (процесс расширения близок к изотермическому процессу).

5. Идеальный одноатомный газ расширяется с линейной зависимостью давления от объема , где . Найти молярную теплоемкость газа в этом процессе.

Вопросы:

1. Может ли теплоемкость газа на участке процесса быть отрицательной и что при этом с газом происходит?

2. Почему теплоемкость двухатомных газов больше теплоемкости одноатомных газов?

3. Какова теплоемкость газа в изотермическом процессе и адиабатном процессе?

4. Какой газ имеет наибольшую удельную теплоемкость?

5. Принцип Анри ле Шателье утверждает: "Внешнее воздействие, выводящее систему из термодинамического равновесия, вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия". Приведите примеры.

"Самое красивое важное достояние этой теории

(термодинамики) – это понимание термодинамической “необратимости”,

как картины перехода к более вероятным состояниям".

В . Паули

Урок 7. ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

ЦЕЛЬ УРОКА: Дать формулировки второго закона термодинамики и его статистическую интерпретацию; научить применять закон в конкретных ситуациях.

ТИП УРОКА: Комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: Нитяной маятник, калориметр, тела для калориметра, электроплитка, термометр электрический, ящик с белыми и черными шариками, коробок со спичками, диафильм “Необратимость тепловых процессов”.

ПЛАН УРОКА: