21) Теплообмін.

Теплообмін (теплопередача) – це процес передачі енергії від більш нагрітого до

менш нагрітого тіла (частин тіла) до настання термодинамічної рівноваги.

Види теплообміну: теплопровідність, конвекція, випромінювання.

Теплопровідність – це явище передачі внутрішньої енергії від однієї частини тіла до

іншої або від одного тіла до іншого за їхнього безпосереднього контакту.

Різні речовини мають різну теплопровідність. Серед металів високу

теплопровідність мають срібло і мідь. Теплопровідність рідин менша, ніж

теплопровідність металів.

Конвекція – це явище, коли енергія переноситься потоками газу чи рідини.

У твердих тілах цей спосіб теплообміну неможливий.

Розрізняють природну і вимушену конвекцію.

Випромінювання (променевий теплообмін) – це явище, енергія може передаватися

на великі відстані і не потребує наявності речовини між тілами.

Енергію випромінюють усі тіла — і сильно, і слабо нагріті. Чим вища температура

тіла, тим більше енергії воно випромінює.

22) Робота газу.

А) Ізобарний процес ( ):

Б) Ізохорний процес ( ):

В) Ізотермічний процес ( ):

Під час довільного процесув ідеальному газі робота чисельно дорівнює площі

фігури, обмеженої графіком процесу в координатах , прямими і

та віссю (рис. 4). Якщо об’єм газу під час процесу зростає, то ,

при зменшенні об’єму - .

Під час замкнутого циклу робота газу чисельно дорівнює площі фігури, обмеженої

графіком циклу в координатах (рис. 5)

ККД циклу: ,

де - робота газу за цикл; - кількість теплоти, яку отримав газ під час циклу.

Рис. 4 Рис. 5 Рис. 6

23) Адіабатний процес.

Це процес, що відбувається без теплообміну із зовнішніми тілами: .

Графіки адіабатного процесу в координатах називають адіабатами (рис. 6).

Процес в системі можна вважати адіабатним, якщо він протікає достатньо швидко

і за цей час не відбувається помітного теплообміну між системою і оточуючими

тілами.

24) Перший закон термодинаміки:

зміна внутрішньої енергії системи при переході її з одного стану вінший

дорівнює сумі роботи зовнішніх сил і кількості теплоти , що передано системі

і не залежить від способу, яким здійснюється цей перехід:

Часто замість роботи зовнішніх сил над системою розглядають роботу

системи над зовнішніми тілами. Враховуючи, що маємо:

Перший закон термодинаміки для ізопроцесів:

А) Ізотермічний процес ( , тоді і отже .

Б) Ізохорний процес ( ), тоді і отже .

В) Ізобарний процес і отже

Г) Адіабатний процес і отже ,

тобто система виконує роботу за рахунок зменшення своєї внутрішньої енергії.

25) Другий закон термодинаміки.

Процес називають необоротним, якщо самовільно він може протікати лише у

певному напрямку. Зворотній до нього процес може відбуватися лише під дією

зовнішніх чинників.

Другий закон термодинаміки

(за Кельвіном):

неможливо здійснити такий періодичний процес, єдиним результатом якого

було б отримання роботи за рахунок теплоти, що взято з одного джерела;

(за Клаузісом):

неможливо перевести тепло від більш холодної системи до більш гарячої при

відсутності одночасних змін в обох системах або оточуючих тілах.

26) Тепловий двигун.

Це пристрій, що виконує механічну роботу за рахунок процесів теплообміну.

За законом збереження енергії: , де - виконана (корисна) робота;

- кількість теплоти, яку отримало робоче тіло від нагрівника;

- кількість теплоти, яку робоче тіло передало холодильнику.

ККД теплового двигуна:

Для теплового двигуна, робочим тілом є ідеальний газ, у даному інтервалі

температур ККД буде максимальним, якщо робочий цикл такого двигуна (цикл

Карно) складається з двох ізотерм і двох адіабат (рис. 6):

Щоб підвищити ККД, потрібно підвищити температуру нагрівника і знизити

температуру холодильника .