Презентация ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. РАБОТА И ТЕПЛОТА 1. Внутренняя энергия. Работа и теплота 2. Теплоёмкость идеал онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. РАБОТА И ТЕПЛОТА 1. Внутренняя энергия. Работа и теплота 2. Теплоёмкость идеал абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 54 слайда. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:54 слайда
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:538.00 kB
- Просмотров:205
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ.
ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. РАБОТА И ТЕПЛОТА
1. Внутренняя энергия. Работа и теплота
2. Теплоёмкость идеального газа. Уравнение Майера
3. Теплоёмкости одноатомных и многоатомных газов
4. Закон о равномерном распределении энергии по степеням свободы
5. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных газов
№2 слайд
Содержание слайда: Внутренняя энергия. Работа и теплота
Внутренняя энергия – энергия покоя. Она складывается из теплового хаотического движения молекул, составляющих тело, потенциальной энергии их взаимного расположения, кинетической и потенциальной энергии электронов в атомах, нуклонов в ядрах и так далее.
№3 слайд
Содержание слайда: Внутренняя энергия U одного моля идеального газа равна:
или
Таким образом, внутренняя энергия зависит только от температуры. Внутренняя энергия U является функцией состояния системы независимо от предыстории.
№4 слайд
Содержание слайда: Обмен механической энергией характеризуется совершенной работой А, а обмен внутренней энергией – количеством переданного тепла Q.
.
№5 слайд
Содержание слайда: Механическая энергия может переходить в тепловую энергию и обратно. Например, если стучать молотком по наковальне, то через некоторое время молоток и наковальня нагреются (пример диссипации энергии)
№6 слайд
Содержание слайда: Можно найти ещё массу примеров диссипации или превращения одной формы энергии в другую.
№7 слайд
Содержание слайда: Количество теплоты, сообщаемой телу, идёт на увеличение внутренней энергии и на совершение телом работы:
– это и есть первое начало термодинамики или закон сохранения энергии в термодинамике.
№8 слайд
Содержание слайда: Правило знаков: если тепло передаётся от окружающей среды данной системе, и если система производит работу над окружающими телами, при этом . Учитывая правило знаков, первое начало термодинамики можно записать в виде:
– изменение внутренней энергии тела равно разности сообщаемой телу теплоты и произведённой телом работы.
№9 слайд
Содержание слайда: Для малого изменения состояния системы :
В этом выражении U – функция состояния системы; dU – её полный дифференциал, а δQ и δА таковыми не являются.
В каждом состоянии система обладает определенным и только таким значением внутренней энергии, поэтому можно записать
.
№10 слайд
Содержание слайда: Важно отметить, что теплота Q и работа А зависят от того, каким образом совершен переход из состояния 1 в состояние 2 (изохорически, адиабатически и т.д.), а внутренняя энергия U не зависит.
Количество теплоты выражается в тех же единицах, что работа и энергия, т.е. в джоулях (Дж).
№11 слайд
Содержание слайда: Особое значение в термодинамике имеют круговые или циклические процессы, при которых система, пройдя ряд состояний, возвращается в исходное. На рисунке изображен циклический процесс 1-а-2-б-1, при этом была совершена работа А.
№12 слайд
Содержание слайда:
№13 слайд
Содержание слайда: Так как U – функция состояния, то
Этот справедливо для любой функции сосояния.
№14 слайд
Содержание слайда: Если то согласно первому началу термодинамики, т.е. нельзя построить периодически действующий двигатель, который совершал бы бóльшую работу, чем количество сообщенной ему извне энергии. Иными словами, вечный двигатель первого рода невозможен. Это одна из формулировок первого начала термодинамики.
№15 слайд
Содержание слайда: Следует отметить, что первое начало термодинамики не указывает, в каком направлении идут процессы изменения состояния, что является одним из его недостатков.
№16 слайд
Содержание слайда: Теплоёмкость идеального газа. Уравнение Майера
Теплоёмкость тела характеризуется количеством теплоты, необходимой для нагревания этого тела на один градус
Размерность теплоемкости: [C] = Дж/К.
Теплоёмкость – величина неопределённая, поэтому пользуются понятиями удельной и молярной теплоёмкости.
№17 слайд
Содержание слайда: Удельная теплоёмкость (Суд) – есть количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1 градус [Cуд] = Дж/К.
Для газов удобно пользоваться молярной теплоемкостью Сμ количество теплоты, необходимое для нагревания 1 моля газа на 1 градус
[Cμ] = Дж/(мольК).
№18 слайд
Содержание слайда: Теплоёмкость термодинамической системы зависит от того, как изменяется состояние системы при нагревании.
Если газ нагревать при постоянном объёме, то всё подводимое тепло идёт на нагревание газа, то есть изменение его внутренней энергии. Теплоёмкость при этом обозначается СV.
№19 слайд
Содержание слайда: СР – теплоемкость при постоянном давлении.
Если нагревать газ при постоянном давлении Р в сосуде с поршнем, то поршень поднимется на некоторую высоту h, то есть газ совершит работу.
№20 слайд
Содержание слайда:
№21 слайд
Содержание слайда: Следовательно, проводимое тепло затрачивается и на нагревание и на совершение работы. Отсюда ясно, что
Итак, проводимое тепло и теплоёмкость зависят от того, каким путём осуществляется передача тепла. Следовательно Q и С не являются функциями состояния. Величины СР и СV оказываются связанными простыми соотношениями. Найдём их.
№22 слайд
Содержание слайда: Пусть мы нагреваем один моль идеального газа при постоянном объёме. Тогда, первое начало термодинамики, запишем в виде:
т.е. бесконечно малое приращение количества теплоты , равно приращению внутренней энергии dU.
Теплоемкость при постоянном объёме будет равна:
№23 слайд
Содержание слайда: В общем случае
так как U может зависеть не только от температуры. Но в случае идеального газа справедлива формула
Из этого следует, что
№24 слайд
Содержание слайда: Внутренняя энергия идеального газа является только функцией температуры (и не зависит от V, Р и тому подобным), поэтому формула справедлива для любого процесса.
Для произвольной массы идеального газа:
№25 слайд
Содержание слайда: При изобарическом процессе кроме увеличения внутренней энергии происходит совершение работы газом:
из основного уравнения молекулярно-кинетической теории так как при изобарическом процессе Р = const. Подставим полученный результат в уравнение
№26 слайд
Содержание слайда: Это уравнение Майера для одного моля газа. Из него следует, что физический смысл универсальной газовой постоянной в том, что R – численно равна работе, совершаемой одним молем газа при нагревании на один градус при изобарическом процессе.
Используя это соотношение, Роберт Майер в 1842 г. вычислил механический эквивалент теплоты: 1 кал = 4,19 Дж.
№27 слайд
Содержание слайда: Формула Майера для удельных теплоёмкостей:
или
№28 слайд
Содержание слайда: Полезно знать отношение:
где γ коэффициент Пуассона
№29 слайд
Содержание слайда: Так как
Тогда . Из этого следует, что
Кроме того , где i – число степеней
свободы молекул.
№30 слайд
Содержание слайда: Подставив в выражение для внутренней энергии, получим:
а так как , то
внутреннюю энергию можно найти по формуле:
№31 слайд
Содержание слайда: Теплоемкости многоатомных газов
Молекулы многоатомных газов нельзя рассматривать как материальные точки.
№32 слайд
Содержание слайда: Необходимо учитывать вращательное движение молекул и число степеней свободы этих молекул.
№33 слайд
Содержание слайда: Числом степени свободы называется число независимых переменных, определяющих положение тела в пространстве и обозначается i
Как видно, положение материальной точки (одноатомной молекулы) задаётся тремя координатами, поэтому она имеет три степени свободы, т. е. i = 3.
№34 слайд
Содержание слайда: Многоатомная молекула может ещё и вращаться.
№35 слайд
Содержание слайда:
№36 слайд
Содержание слайда:
№37 слайд
Содержание слайда:
№38 слайд
Содержание слайда: Больцман доказал, что, средняя энергия
приходящаяся на одну степень
свободы равна
№39 слайд
Содержание слайда: Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы:
Итак, средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы:
№40 слайд
Содержание слайда: У одноатомной молекулы i = 3, тогда
для двухатомных молекул i = 5
для трёхатомных молекул i = 6
№41 слайд
Содержание слайда: На среднюю кинетическую энергию молекулы, имеющей i-степеней свободы приходится
Это и есть закон Больцмана о равномерном распределении средней кинетической энергии по степеням свободы.
Здесь i = iп + iвр + iкол
№42 слайд
Содержание слайда: для трехатомных молекул:
.
№43 слайд
Содержание слайда: В общем случае, для молярной массы газа
.
№44 слайд
Содержание слайда: Для произвольного количества газов:
,
Из теории также следует, что СV не зависит от температуры (рисунок).
№45 слайд
Содержание слайда:
№46 слайд
Содержание слайда: Для одноатомных газов это выполняется в очень широких пределах, а для двухатомных газов только в интервале от 100 1000 К. Отличие связано с проявлением квантовых законов. При низких температурах вращательное движение как бы «вымерзает» и двухатомные молекулы движутся поступательно, как одноатомные; равны их теплоёмкости.
При увеличении температуры, когда Т > 1000 К, начинают сказываться колебания атомов молекулы вдоль оси z (атомы в молекуле связаны не жёстко, а как бы на пружине).
№47 слайд
Содержание слайда: Одна колебательная степень свободы несет
энергии, так как при этом есть и кинетическая и потенциальная энергия, то есть появляется шестая степень свободы – колебательная. При температуре равной 2500 К, молекулы диссоциируют. На диссоциацию молекул тратится энергия раз в десять превышающая среднюю энергию поступательного движения. Это объясняет сравнительно низкую температуру пламени. Кроме того, атом – сложная система, и при высоких температурах начинает сказываться движение электронов внутри него.
№48 слайд
Содержание слайда: Применение первого начала термодинамики к
изопроцессам идеальных газов
В таблице приводятся сводные данные о характеристиках изопроцессов в газах. Здесь используются известные нам формулы:
– I начало термодинамики или закон сохранения энергии в термодинамике;
№49 слайд
Содержание слайда:
№50 слайд
Содержание слайда:
№51 слайд
Содержание слайда: Здесь уместно рассмотреть еще и политропный процесс – такой процесс, при котором изменяются все основные параметры системы, кроме теплоемкости, т.е. С = const.
Уравнение политропы
или
.
Здесь n – показатель политропы.
№52 слайд
Содержание слайда: С помощью показателя n можно легко описать любой изопроцесс:
1. Изобарный процесс Р = const, n = 0
(4.5.3)
2. Изотермический процесс Т = const, n = 1,
3. Изохорный процесс V = const,
(4.5.4)
№53 слайд
Содержание слайда: 4. Адиабатический процесс Q = 0, n = γ,
Сад = 0.
Во всех этих процессах работу можно вычислить по одной формуле:
(4.5.5)
№54 слайд
Содержание слайда:
Скачать все slide презентации ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. РАБОТА И ТЕПЛОТА 1. Внутренняя энергия. Работа и теплота 2. Теплоёмкость идеал одним архивом:
