Модуль 3 Термодинаміка.

Лекція Внутрішня енергія системи.

План:

1.Внутрішня енергія тіл

2.Внутрішня енергія ідеального газу. Число ступеня свободи.

3.Способи зміни внутрішньо енергії тіла.

4.Види теплопередачі . Теплоємність. Рівняння Маєра

5.Робота в термодинаміці. Фізичний зміст універсальної газової сталоії.

6.Перший закон термодинаміки

7.Другий закон термодинаміки

8.Третій закон термодинаміки

9.Перший закон термодинаміки в ізопроцесі.

10.Робота теплових двигунів

11.Цикл Карно

12.ККД теплових двигунів

13.Реальні гази рівняння Ван-дер-Вальса

1.Внутрішньою енергією тіл називається сума кінетичних енергій руху та потенційних енергій взаємодій частинок із яких складаються тіла (всі тіла в природі мають внутрішню енергію) :

2. Внутрішня енергії ідеального газу:

і- ступінь молекул свободи руху молекул в просторі

а)Одноатомний газ i=3; б)Двоатомний газ і=5; В)Трьохатомний і=7

3)Зміна внутрішньої енергії

3. Існує два способи зміни внутрішньої енергії:

1)Теплопередача

2)Виконання роботи системою або над системою

4.Види теплопередачі. Теплоємність. Теплопередача.

Теплопередача-це процес передачі кількості теплоти в результаті теплообміну двох, або декілька тіл.

Види теплопередачі:

1)Нагрівання, Охолодження

с- питома теплоємність

Q₁·-кількість теплоти в Дж

Питома теплоємність-це кількість теплоти яку необхідно передати системі масою 1кг,що нагріти 1К. - Питома теплоємність

Теплоємність - це кількість теплоти яка передається системі щоб змінити її температуру на 1К .

С= с_{- молярна теплоємність}

Теплоємність при ізотермічному процесі Ст

Ст. -(Т=const)

Теплоємність при ізохорному Сv

Сv-(V=const)

С_v=

Теплоємність при ізобарному процесі Сp

Cp-(P=const) Cp=

Де: i-це ступінь вільності молекул

Рівняння Маєра

Ср =С_v+R

б) Плавління і кристалізація

питома теплота плавління

Одиниця вимірювання

= Дж /кг

Питома теплота плавління і температура плавління і кристалізація для кожної конкретної речовини однакова.

в)Пароутворення і конденсація

Q=

L- це питома теплота пароутворення Дж /кг

Кожна речовин має свою температуру кипіння і береться із таблиці

2)Згорання палива

Q=q

Q- питома теплота згорання палива

5.Робота в термодинаміці

A=F_тиску(h₁-h₂₎

P= F_тиску= ρ

A=p(h₁-h₂)

A=p

A=-pDV

A=-p– робота в термодинаміці.

“-“ ставиться коли А виконується над системою

“+” самою системою

6.Перший закон термодинаміки

dU=dA+dQ

Змінна внутрішня енергія системи відбувається завдяки виконання роботи над системою або системою і теплопередачею.

Перший закон термодинаміки в ізопроцесі

A=-p

DT

1. Ізотермічний процес

Tconst

= =0

A=Q

Система виконує роботу в результаті теплопередачі

2.Ізобарний процес

P=const

=

3.Ізохорний процес

V=const

=

A=0

Зміна внутрішньої енергії системи відбувається завдяки теплопередачі

4.Адіабатичний процес

Q=0

Система може виконувати роботу завдяки зміні внутрішньо енергії

Висновок: неможливо зробити вічний двигун первинного роду

Другий закон термодинаміки:

Теплові процеси в природі не обернені. Гаряче тіло може передавати енергію холодному тілу, а оберненому процесу не існує.

Третій закон термодинаміки

Третій закон термодинаміки неможливо досягти абсолютного 0 температури так як неможливо повністю зупинити рух частинок з яких складається тіло.

Теплові двигуни

Q₁=A+

Нагріте тіло Q₁

Робоче тіло A=Q₁-Q₂

Холодильник Q₂

Нагрівач -- кількість теплоти нагрівача

Робоче тіло – A=- корисна робоча тепло

Холодильник -кількість теплоти холодильника

Робота теплової машини основна на першому законі термодинаміки .Кількість теплоти яка виділяється при згоранні палива йде на виконання робочого ходу теплової машини і на зміну внутрішньої енергії

системи.

Для того щоб тепловий двигун міг виконувати поставлену задачу в кінці кожного процесу повинна спрацювати система охолодження яка забере енергію що пішла на нагрівання системи, для того щоб перевести в початковий стан .

Цикл Карно для опису роботи ідеальної теплової машини .

1-1' ізометричне розширення

1'–2 адіабатичне розширення

2- 2' ізометричне стискання

2'-1 адіабатичне стискання

ККД теплового двигуна

ККД= ККД=

Реальні гази .Рівняння Ван-дер-Вальса

В реальних газах частинки газу мають розміри і взаємодіють між собою

PV=RT-рівняння Менделєєва

Рівняння Ван –дер –Вальса

a i b сталі Ван-дер-Вальса які враховують відповідні розміри молекули газу та ступінь взаємодії. Для ложного виду реального газу ці сталі і їх можна взяти для кожного виду газу і їх можна взяти постійні рівняння Ван-дер-Вальса.

Модуль 4. Електричний струм.

Лекція. Електростатика

План: 1.Електричне поле.

2. Напруженість поля.

3. Робота. Потенціал.

4. Напруга.

5. Електроємність.

6. Конденсатори та їх з’єднання.

7. Енергія електричного поля.

8. Діелектрична проникність.