Принцип действия тепловых двигателей

Тепловые двигатели – устройства, где часть энергии превращается в работу.

Основные виды: турбинные, поршневые, реактивные.

Используют: работу расширения пара или газа.

Состоят из нагревателя, рабочего тела (газ, пар), холодильника.

Рабочее тело- газ, совершающий работу при расширении.

Нагреватель- устройство, от которого рабочее тело получает количество теплоты.

, даже если

,

Если , то нагреватель.

Если , то холодильник.

Идеальная тепловая машина - Сади Карно 1824 г.

; , если .

Чтобы повысить КПД нужно увеличить температуру нагревателя, и понизить температуру холодильника.

Испарение и конденсация.

Испарение- процесс, при котором с поверхности жидкости или твёрдого тела, вылетают молекулы, кинетическая энергия которых превышает потенциальную энергию взаимодействия молекул.

Испарение сопровождается охлаждением жидкости.

Насыщенный пар- вещество, находящееся в газообразном состоянии в динамическом равновесии с жидкостью. .

Не насыщенный пар- пар находящийся при давлении ниже давления насыщенного пара.

Парообразование

испарение кипение

при любой температуре при температуре кипения

со свободной поверхности во всём объёме

насыщенный пар

Температура кипения зависти от давления

Давление насыщенного пара

за счет и .

Давление насыщенного пара зависит от химического состава и температуры и не зависит от объёма.

Т.к. изменение объёма влечёт за собой изменение концентрации, устанавливается новое термодинамическое равновесие.

при .

, т.к при .

Критическая температура

Критическая температура- это температура, при которой газ превращается в жидкость. Если температура больше критической, то газ никогда не превратится в жидкость.

Влажность воздуха

Абсолютной влажностью воздуха называется масса водяных паров, содержащихся в 1 м³ воздуха при данных условиях. Значение оценивается по плотности водяных паров в воздухе.

Относительная влажность ,

- парциальное давление водяного пара при данной температуре.

- давление насыщенного пара при той же температуре (дано в таблице).

Приборы: психрометр, гигрометр.

Гигрометр Психрометр

Поверхностное натяжение жидкостей

Молекулы поверхностного слоя стремятся уйти внутрь жидкости. Это происходит до техпор пока свободная поверхность жидкости не достигнет минимального из возможных значений.

Поверхностная энергия

Если молекулы перемещаются, то совершается работа против результирующей силы. При этом молекула получает потенциальную энергию .

- поверхностная энергия.

- коэффициент поверхностного натяжения. Он зависит от рода жидкости и от температуры.

Принцип минимума потенциальной энергии: все тела стремятся к положению устойчивого равновесия, но оно достигается только при минимуме потенциальной энергии.

Энергия будет минимальна в случае минимальной площади свободной поверхности жидкости, по этому жидкость стремится принять форму шара.

Сила поверстного натяжения

Сила поверхностного натяжения - это сила, которая действует вдоль поверхности, перпендикулярно к линии, ограничивающей эту поверхность, и стремящаяся сократить её до минимума.

; ; .

Смачивание

- ртуть не смачивает стекло (пластинка сухая).

- вода смачивает стекло (пластинка влажная).

Краевой угол

Краевой угол – угол между поверхностью под жидкостью и касательной к поверхности капли в крайней точке.

Мениск – искривлённая поверхность жидкости.

Капиллярные явления

Под действием результирующей силы натяжения создаётся дополнительное лапласово давление, которое вызывает подъём (опускание) жидкости.

Подъем опускание происходит до тех пор пока .

; .

Применение: промокашка, фитиль, полотенце.

Свойства твёрдых тел.

Кристалл - твёрдое тело, в котором атомы или молекулы расположены упорядоченно и образуют периодически повторяющуюся внутреннюю структуру (кристаллическую решётку).

Монокристалл – обладает правильной геометрической формой, периодическая структура повторяется во всём объеме.

Поликристалл – совокупность сросшихся кристаллитов.

1. частицы расположены упорядоченно

виды кристаллических решёток

• ионные ()

• атомные (алмаз)

• металлические ()

• молекулярные (лёд)

2. обладают полиморфизмом

Полиморфизм (аллотропия)- образование различных структур одинаковыми атомами.

Углерод

алмаз	графит
Твёрдое тело, драгоценный камень, диэлектрик, сгорает в струе кислорода.	Мягкий минерал, проводник электричества, огнеупорен.

3. анизотропия (для монокристаллов)

Анизотропия- неодинаковость физических свойств по разным направлениям.