1. За результатами експери­ментів відшукують закономірний зв'язок між параметрами ( P,V,T), а потім роблять математичний аналіз цього зв'язку па основі загальних зако­нів природи, справедливість яких не викликає сумнівів. Загальні зако­ни природи, на основі яких проводять такий аналіз, називають н а ч а л а м и тер м о д и н а м і к и.

2. Першим загальним законом природи, на основі якого будується термодинаміка, є закон збереження енергії. Його називають першим началом термодинаміки і формулюють так: підведена до системи кількість теплоти Q частково йде на збільшення внутріш­ньої енергії системи ΔU і частково — на виконання цією системою роботи А: Q=ΔU+A

3. З азначимо, що система, до якої можна застосувати дану формулу , може складатися з одного тіла, причому робота А чисельно ,дорівнює енергії, переданій системою навколишнім тілам у формі механічного руху.

4. Механічна робота в термодинаміці виконується лише при зміні об’єму газу. При ізобарному (P=const) розширенні газу механічна робота визначається:

5. Робота чисельно рівна площі обмеженій графіком.

6. Розширений вираз першого закону термодинаміки:

7. При ізохорному процесі робота газу А дорівнює нулю ( ). Отже, перше начало термодинаміки для такого процесу набирає вигляду

( при ізохорному процесі вся підведена до газу кількість теплоти витрачається на збільшення його внутрішньої енергії)

8. Для ізобарного процесу формула першого начала термодинаміки має вигляд :

( при ізобарному процесі кількість теплоти, підведена до газу, частково витрачається на збільшення його внутріш­ньої енергії, а частково —на виконання роботи газом у процесі його розширення.)

9. При ізотермічному процесі температура газу не змінюється. Тому :

( при ізотермічному процесі вся підведена до газу кількість теплоти витрачається на виконання газом роботи)

10. Процес у якій-небудь системі, який від­бувається без обміну теплом з навколишнім середовищем (Q = 0), називається адіабатним.

( при адіабатному процесі система може виконувати роботу над зовнішніми тілами тільки за рахунок своєї внутрішньої енергії)

Адіабатний процес — процес дуже швидкий

Приклади: стиск повітря в дизельному двигуні, розширення пари шампанського вина при вильоті корка, розширення нагрітого повітря при підніманні у верхні шари атмосфери.

11. Теплота не може переходити сама по собі від тіла менш нагрітого до тіла більш нагрітого. (Формулювання II закону термодинаміки за К. Клаузіусом).

1 2.Тепловий двигун — це машина, що перетворює внут­рішню (теплову) енергію па­лива у механічну.

13. Енергія, що виділяється у нагрівнику (за рахунок хіміч­ної реакції, ядерного розпаду тощо), передається робочому тілу (газу), яке, розширюю­чись, виконує механічну робо­ту. Для того, щоб двигун пра­цював циклічно, газ стискаєть­ся, віддаючи теплоту холодиль­нику (навколишньому середовищу).

1 4. Процеси, в результаті яких газ повертається у вихідний стан, називаються круговими або циклічними.

15.Цикл Карно (Анрі Карно - французький інженер, 1796—1832)

З усіх теплових машин, які працюють з нагрівником, що має температуру Т₁ і холодильником, що має температуру Т₂, найбільший коефіцієнт корисної дії має теплова машина, що працює за оборотним циклом Карно, який складається з двох ізотерм (1 → 2, 3 → 4) та двох адіабат (2 → 3, 4 →1).

Стадії 1 → 2, 2 → 3 — робочі, а З → 4,4 → 1 — допоміжні.

16. Ккд теплового двигуна

• 1.Ідеальний (для циклу Карно):

• 2. Термічний (для будь-якого циклу):

• 3. Реальний (дійсний)

Висновки:

• 1.ККД визначається лише Т₁ і Т₂ і не залежить від роду робочої речовини.

• 2.Способи підвищення ККД: а) збільшити T_1, зменшити Т₂ б) збільшити тиск робочого тіла. в) добитись повнішого згоряння палива; г) зменшити тертя.

• 3.ККД < 1. Якщо Т₁ = Т₂ — двигун не працює.

17. Двигун внутрішнього згоряння — теплова машина, в якій робоче тіло нагрівається внаслідок виділення теплоти під час хімічної реакції всередині замкненого об'єму (всередині двигуна), а робочим тілом є суміш повітря з продуктами згоряння.

1 → 2 — впуск 2 → 3 — стиск 3 → 4 → 5 — робочий хід

5 → 6 → 7 — випуск

Конспект.

Блок – схема до розв’язування задач

Розв’язування задач.

• 1.Газ, початковий об'єм якого 2 л, розширюється присталому тиску 10⁵ Па при цьому виконується робота 600 Дж. Ускільки разів збільшиться об'єм газу? а) у 2 рази; б) у 4 рази; в) у 3 рази; г)у 5 разів

• 2.Об'єм одноатомного газу зріс у три рази, а тиск у 1,5 рази. У скільки разів зросла внутрішня енергія газу? а) у 2 рази; б) у 4,5рази; в) у 3 рази; г)у 5раз

• 3.Внаслідок нагрівання газу при сталому тиску 10 ⁵ Па його об'єм став 2,5 л, а внутрішня енергія зросла на 225 Дж. Який був початковий об'єм газу, якщо він одержав 375 Дж теплоти? а) 2 л; б) 1,25л; в) 0,5л; г) 0,75л; д) вірної відповіді тут немає.

• 4.Газ перебуває під поршнем циліндра при температурі 0°С і під тиском 2·10⁵Па. Яку роботу виконає 1 л газу під час ізобарного розширення, коли температура газу підвищиться на 20°С? а) 14,65 Дж; б) 9,3 Дж; в) 7,325 Дж; г) 12,6 Дж; д)вірної відповіді тут немає.

Блок – схема до розв’язування задач

Q₁ (кількість теплоти від нагрівника) → А_{(робота) →} Q₂(кількість теплоти до холодильника)

НАГРІВНИК → РОБОЧИЙ МЕХАНІЗМ → ХОЛОДИЛЬНИК

Т₁ (температура нагрівника) → Т₂ ( температура холодильника )

ККД – задано у %

ККД – задано коефіцієнтом.

Розв’язування задач.

• 5. .Газ, діставши від нагрівника 10³Дж теплоти, виконав роботу 400 Дж. Якою буде температура нагрівника, якщо температура холодильника 0°С? а) 455 К; б) 397 К; в) 400 К; г) 335 К; д) вірної відповіді тут немає.

• 6 .У скільки разів температура нагрівника ідеальної теплової машини повинна бути більшою за температуру холодильника, щоб коефіцієнт корисної дії машини був рівний 75%. а) у 2 рази; б) у 1,5 рази; в) у 4 рази; г)у 3 рази; д) вірної відповіді тут немає.

• 7. Теплова машина за цикл виконує роботу 400 Дж, відаючи при цьому холодильнику 600 Дж. Який ККД машини? а) 25%; б) 30%; в) 35%; г) 40%; д) вірної відповіді тут немає.

Домашнє завдання.

1.Опрацювати по підручнику «Фізика» тему : Перший закон термодинаміки. Теплові двигуни та їх застосування

2.Вивчити основні означення даної теми.

3.Розв’язати задачі:

• 1..Внаслідок розширення газу при сталому тиску була виконана робота 1440 Дж. Об'єм газу при цьому зріс у п'ять разів. Під яким тиском знаходився газ, якщо початковий об'єм 3л? a) 120 кПа; б) 240 кПа; в) 80 кПа; г) 144 кПа; д) вірної відповіді тут немає.

• 2..Внаслідок нагрівання газу при сталому тиску 10⁵ Па його об'єм зріс з 1 л до 3 л , а внутрішня енергія збільшилась на 300 Дж. Скільки теплоти одержав газ при нагріванні? а)400Дж; б)800Дж; в) 500 Дж; г) 600 Дж; д) вірної відповіді тут немає.

• 3.Газ дістав від нагрівника 300 Дж теплоти. Яку роботу виконав газ, якщо ККД циклу 0,4? Яку кількість теплоти газ віддав холодильнику? а) 120 Дж, 180 Дж; б) 60 Дж, 90 Дж; в) 12 Дж, 18 Дж; г) 90 Дж, 150 Дж; д) вірної відповіді тут немає.

• 4.Температура нагрівника ідеальної теплової машини у 2,5 рази вища за температуру холодильника. Який ККД такої машини? а) 25%; б) 40%; в) 50%; г) 60%; д) вірної відповіді тут немає.

Задачі на самостійну роботу.

1.Теплова машина має ККД 25% і виконує за цикл роботу 1000 Дж. Яку кількість теплоти машина віддає холодильнику за цикл? а) 3 кДж; б) 4 кДж; г) 5 кДж; д) вірної відповіді тут немає. 2.Температура нагрівника 150°С, а холодильника 20°С. Від нагрівника теплова машина взяла 10⁵ Дж теплоти. Яку роботу виконала машина, якщо вона ідеальна? а)30,7кДж; б) 50,7кДж; в) 60,70 кДж; г) 60,5 кДж; 3. В ідеальній тепловій машині за рахунок кожного кілоджоуля енергії, що її дає нагрівник, виконується робота 300 Дж. Чому дорівнює температура нагрівника, якщо температура холодильника 280 К? а) 580 К; б) 500 К; в) 400 К; г) 600 К; д) вірної відповіді тут немає. 4. .При нагріванні одноатомного газу його об'єм збільшився у 2 рази, а внутрішня енергія у 3 рази. У скільки разів зріс при цьому тиск? а) у 2 рази; б) у 6 разів; в) у 1,5 рази; г) у 5 раз; д) вірної відповіді тут немає. 5..У двох циліндрах під рухомим поршнем перебувають водень і кисень. Чому дорівнює відношення робіт, що їх виконують однакові маси водню і кисню під час ізобарного нагрівання на одну й ту саму температуру? Молярна маса водню 2 г/моль, кисню - 32 г/моль. а) 16:1; б) 32:4; в) 64:2; г) 5:10; 6.. При ізобарному нагріванні 160 г кисню його об'єм збільшується вдвічі. Чому дорівнює робота ізобарно нагрітого кисню, якщо його початкова температура рівна 27°С? Молярна маса кисню 32 г/моль, газова стала 8,31 Дж/(моль-К). а)10,5кДж; б) 11,5 кДж; в) 12,5 кДж; г) 14,5 кДж; д) вірної відповіді тут немає. 7...Об'єм в еластичному балоні в результаті тепловіддачі збільшився на 0,02м ³ при сталому тиску 10⁵Па.Яку кількість теплоти було передано повітрю, якщо його внутрішня енергія під час цього процесу збільшилась на 2000 Дж? а)4000Дж; б)2000Дж; в) 0; г)-2000Дж; д) вірної відповіді тут немає.

Заняття № 18 ____________2010р. Тема:Перехід рідини в газоподібний стан. Водяна пара в атмосфері. Пароутворення. Випаровування та його властивості. Властивості парів. Насичена і ненасичена пара. Кипіння та його властивості. Питома теплота пароутворення. Перегріта пара. Критичний стан речовини. Сублімація. : . Вологість. Абсолютна вологість. Парціальний тиск. Відносна вологість. Точка роси. Прилади для вимірювання вологості.

Основні положення та означення.

1 . Пароутворення — процес перетворення речовин (рідин твердих тіл) у газоподібний стан — пару.

2. Розрізняють два види пароутво­рення: а) випаровування (з вільної поверхні рідини, сублімація), б) кипіння (по всьому об'єму рідини).

3. Вільною поверхнею рідини називають поверхню яка безпосередньо контактує з атмосферою.

4. Випаровуванням називають пароутворення яке відбувається з вільної поверхні рідини.

5. Сублімація – пароутворення яке відбувається з поверхні твердих тіл.

6. Для здійснення пароутворення речовині треба надати певну кількість теплоти.