Контрольні питання

1. Які властивості мають сили молекулярної взаємодії?

2. Що таке броунівський рух і броунівські частинки? Чим зумовлений рух броунівських частинок?

3. Який рух називається тепловим7

4. Сформулюйте поняття ідеального газу.

5. Що називають основним рівнянням МКТ? Запишіть формулу.

6. Що було метою досліду Штерна?

7. Що таке газовий закон? Які газові закони вам відомі?

8. Зобразіть графіки ізопроцесів в координатах PV, PT, VT.

9. Який вигляд має адіабата?

10.Укажіть зв’язок між температурами за шкалою Цельсія та Кельвіна.

11.Які температурні шкали вам відомі? Де ними користуються?

12.Термометр, види термометрів, історія термометра.

Література

1.Гончаренко С.У. Фізика. Підручник для 10-х кл.середньої загальноосвітньої школи.

К. : Освіта, 2002. .§§1-12..

2.Жданов Л. С. , Жданов Г. Л. Фізика для середніх спеціальних навчальних закладів. Підручник.

М., Наука, 1984.§§ 2.1-5.10.

Термодинаміка План

1. Робота в термодинаміці.

2. Внутрішня енергія тіла.

3. Закон збереження енергії

4. Перший закон термодинаміки

5. Застосування першого закону термодинаміки для ізопроцесів та адіабатного процесу.

6. Необоротність теплових процесів. Другий закон термодинаміки.

7. Теплові двигуни.

Вивчає не механізми теплових процесів, а узагальнені закони природи (початки, принципи). Вони дозволяють одержувати співвідношен­ня між властивостями речовин, але не кількісні характеристики цих властивостей.

Робота в термодинаміці

Газ при розширенні здійснює роботу підіймання поршня:

A=F_{мол тиску}∙∆h=pS∙∆H=p∙∆V

A=p∆V

Внутрішня енергія речовини

Це сумарна енергія руху і взаємодії молекул речовини.

Молекули ідеального газу не взаємодіють, тому для його моля:

(мнемонічний засіб: перші 3 цифри значень к і К мають зворотну послідовність).

Закон збереження енергії

В ізольованій системі тіл при неминучій наявності сил тертя й опору зберігається не механічна енергія, а повна:

W=W_K+W_П+∆U=const

(у системі тіл, взаємодіючих не тільки консервативними, але й дисипативними силами, збільшується внутрішня енергія).

Перший принцип (закон, початок) термодинаміки

Два формулювання:

а) Q=∆U+A

(результатом одержання системою Q є збільшення її внутрішньої енергії і здійснення системою роботи проти зовнішніх сил);

б) ∆U=Q+A’

(приріст внутрішньої енергії системи може бути результатом як теплопередачі системі, так і здійснення над нею роботи зовнішніми силами).

Застосування першого закону до ізопроцесів і до адіабатного процесу

1. При Т= const не збільшується U, тобто ∆U= 0, тому

Q=A або A = Q. Згідно з першим принципом не може бути тільки А > Q (неможливий "вічний двигун першого роду", який би дозволяв виконувати роботу більшу, ніж підведена ззовні енергія). У відсутності заборони А = <2 полягає недолік першого принципу.

2. При V= const: А = 0, Q =∆U.

3. При р = const вихідне рівняння першого закону незмінне.

4. При Q = 0: А = —∆U (робота здійснюється за рахунок деякої кількості внутрішньої енергії, яка в результаті зменшується).

Необоротність теплових процесів. Другий принцип термодинаміки

Теплові процеси необоротні (при контакті гаряче тіло передає холодному деяку кількість теплоти, але зворотна теплопередача самочинно не відбувається). Це — спрощене формулювання другого принципу термодинаміки.

(Або ще: неможливе повне перетворення теплової енергії в механічну, неможливий "вічний двигун другого роду").

Теплові двигуни

Це багаторазово діючі пристрої, що перетворюють теплову енергію в механічну. Робоче тіло двигуна (газ) у вихідному стані при великих р і Т. При розширенні у контакті з нагрівачем, одержуючи від нього Q₁, газ здійснює роботу проти зовнішніх сил. Повертають газ у вихідний стан зовнішньою дією, при цьому газ віддає охолоджувачу ("холодильнику") Q₂. За рахунок різниці Q₁-Q₂ здійснюється робота за один цикл A₁(цикл, від "cycle" — це замкнений, або круговий, процес).

Недосконалі теплові двигуни двохстадні (двохтактні), їх ККД:

Будова теплової машини

Цикл Карно

Розрахунки, виконані Карно, показали, що максимальний ккд у чотирьохстадійного циклу: дві ізотерми (1→2, 3→4) і дві адіабати (2→3, 4→1). Стадії 1→2 і 2→3 робочі, а 3→4 и 4→1 — допоміжні.

Висновки: 1) η < 1; 2) η тим >, чим >Т_1:.