Презентация Техническая термодинамика. Законы термодинамики онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Техническая термодинамика. Законы термодинамики абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 51 слайд. 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:51 слайд
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:441.00 kB
- Просмотров:78
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: Техническая термодинамика
Законы термодинамики
№2 слайд
Содержание слайда: ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ
Свойства веществ бывают интенсивные и экстенсивные.
Интенсивные – не зависят от количества вещества (температура, плотность и т.д.)
Экстенсивные – зависят от количества вещества (масса, объём, вес, теплоёмкость, внутренняя энергия и т.д.)
Экстенсивные свойства, отнесённые к количеству вещества, становятся интенсивными ( удельный вес, удельный объем, удельная теплоёмкость, удельная внутренняя энергия и т.д.)
№3 слайд
Содержание слайда: ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ
Интенсивные свойства, определяющие состояние вещества, называются параметрами состояния.
Основные параметры состояния:
а) температура характеризует тепловое состояние вещества;
б) давление ( p=N/F, Па ) – это отношение силы N, действующей по нормали к поверхности F, к площади этой поверхности
в) удельный объем ( v ) – это отношение объема тела к его массе, ,
№4 слайд
Содержание слайда: ПАРАМЕТРЫ СОСТОЯНИЯ
Состояние любого вещества однозначно определяется любой парой параметров состояния:
Для каждого вещества существует функция состояния, которая называется уравнением состояния данного вещества:
График этой функции – термодинамическая поверхность.
№5 слайд
Содержание слайда: ТЕРМОДИНОМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Термодинамическая система – это тело или совокупность тел, взаимодействующих между собой и окружающей средой.
Термодинамический процесс – это такой процесс, при котором изменяется хотя бы один из параметров состояния термодинамической системы.
Термодинамические процессы бывают равновесными и неравновесными.
В равновесных термодинамических процессах во всех точках термодинамической системы параметры состояния одинаковые.
№6 слайд
Содержание слайда: ТЕРМОДИНОМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Частные случаи термодинамического процесса:
p=const – изобарный процесс;
v=const – изохорный процесс;
T=const – изотермический процесс;
q=0 – адиабатный процесс.
№7 слайд
Содержание слайда: ТЕПЛОЁМКОСТЬ
Теплоёмкость – это количество теплоты, которое нужно подвести к телу для того, чтобы нагреть его на 1K.
Теплоёмкость – это экстенсивное свойство.
Теплоёмкость, отнесённая к количеству вещества, называется удельной теплоёмкостью.
Удельная массовая теплоемкость
Удельная объемная теплоемкость
№8 слайд
Содержание слайда: ТЕПЛОЁМКОСТЬ
Средняя теплоёмкость – это теплоёмкость, измеренная в интервале температур.
где - это количество теплоты, которое нужно подвести к 1 кг тела для того, чтобы нагреть его от
до .
№9 слайд
Содержание слайда: ТЕПЛОЁМКОСТЬ
Истинная теплоемкость это теплоёмкость при конкретном значении температуры .
,
где x - индекс процесса.
Изобарная:
Изохорная:
№10 слайд
Содержание слайда: ТЕПЛОЁМКОСТЬ
Для газов справедливо:
где k -показатель адиабаты.
k=1,4 для двухатомных газов ( , воздух)
Уравнение Майера :
где R- газовая постоянная для данного вещества.
Для твердых и жидких тел (не зависит от вида процесса).
№11 слайд
Содержание слайда: ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ
Внутренняя энергия включает в себя:
энергию поступательного и вращательного движения молекул,
внутримолекулярную энергию,
энергию взаимодействия между молекулами,
внутриатомную и внутриядерную энергию.
В теплотехнических расчетах используют не абсолютное значение внутренней энергии, а величину её изменения в конкретном процессе.
Внутренняя энергия
Удельная внутренняя энергия
№12 слайд
Содержание слайда: ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ
Внутренняя энергия – это функция состояния, т.е. её изменение не зависит от пути процесса, а определяется лишь начальным и конечным состоянием тела.
Внутренняя энергия определяется однозначно любой парой параметров состояния:
№13 слайд
Содержание слайда: РАБОТА РАСШИРЕНИЯ
№14 слайд
Содержание слайда: РАБОТА РАСШИРЕНИЯ
F-площадь поверхности данного тела.
Тело помещено в среду с давлением р. Преодолевая это давление, тело расширяется на величину dx.
При этом тело совершило работу расширения:
Удельная работа расширения:
№15 слайд
Содержание слайда: РАБОТА РАСШИРЕНИЯ
Рабочая диаграмма
№16 слайд
Содержание слайда: РАБОТА РАСШИРЕНИЯ
Тело переходит из состояния 1 в состояние 2.
При этом тело совершает работу расширения
№17 слайд
Содержание слайда: ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
ФОРМУЛИРОВКА ПЕРВОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ:
Теплота, подведенная к телу, расходуется на изменение его внутренней энергии и на совершение работы.
(1)
где - количество теплоты, подведённой к телу;
- изменение внутренней энергии тела;
- работа, совершенная телом
№18 слайд
Содержание слайда: ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Правило знаков :
«+» - теплота поводится к телу;
«- » - теплота отводится от тела;
«+» - работа, совершаемая телом;
«- » - работа, совершаемая над телом.
№19 слайд
Содержание слайда: ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Запишем уравнение (1) первого закона термодинамики:
в удельной форме:
(2)
в дифференциальной форме:
(3)
уравнение (2) в дифференциальной форме (уравнение (3) в удельной форме) :
(4)
№20 слайд
Содержание слайда: ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ
Если единственным видом работы является работа расширения, то уравнение (4) примет вид:
при изохорном процессе (dv=0)
т.е. в изохорном процессе вся теплота, подведенная к телу, расходуется на изменение его внутренней энергии. Тогда:
№21 слайд
Содержание слайда: ЭНТАЛЬПИЯ
Энтальпия – это функция состояния, определяемая уравнением:
Удельная энтальпия:
Величина изменения энтальпии не зависит от пути процесса, т.к. она функция состояния. Ее величина определяется начальным и конечным состоянием тела. Значение энтальпии однозначно определяется любой парой параметров состояния:
№22 слайд
Содержание слайда: ЭНТАЛЬПИЯ
Выведем уравнение первого закона термодинамики через энтальпию.
Тогда:
уравнение первого закона термодинамики, выраженное через энтальпию:
№23 слайд
Содержание слайда: ЭНТАЛЬПИЯ
Если изобарный процесс (dp=0), то :
т.е. вся теплота, подведённая к телу, расходуется на изменение его энтальпии. Тогда:
№24 слайд
Содержание слайда: Второй закон термодинамики
Обратимыми называются такие процессы, при совершении которых как в прямом, так и в обратном направлении не происходит ни каких остаточных изменений, как в самой системе, так и в окружающей среде, в противном случае процесс будет необратимый.
Формулировка второго закона термодинамики в наиболее общей форме:
Все реальные самопроизвольные процессы являются необратимыми.
Частная формулировка Клаузиуса:
Теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более нагретому.
№25 слайд
Содержание слайда: Понятие о циклах
№26 слайд
Содержание слайда: Понятие о циклах
Тело переходит из состояния 1 в состояние 2. При этом совершается работа расширения, затем тело возвращается в исходное состояние. Таким образом тело совершает круговой процесс - цикл.
№27 слайд
Содержание слайда: Понятие о циклах
Работа расширения:
Работа сжатия:
Работа цикла:
Уравнение второго закона термодинамики для цикла:
№28 слайд
Содержание слайда: Цикл Карно
№29 слайд
Содержание слайда: Цикл Карно
Процессы: 1-2, 3-4 - изотермические,
2-3;4-1 - адиабатные;
1-2 - расширение тела в изотермическом режиме при T1,при этом к телу от горячего источника подводится теплота Q1, в соответствии со вторым законом термодинамики (Тг > Т1);
2-3 - расширение тела в адиабатном режиме;
3-4 - сжатие тела в изотермическом режиме, при этом от тела к холодному источнику отводится теплота Q2 , в соответствии со вторым законом термодинамики (Тх < Т2);
4-1 - сжатие тела в адиабатном режиме.
№30 слайд
Содержание слайда: Цикл Карно
Рассмотрим осуществление цикла Карно в обратном направлении.
Процессы:
1-4 - возможен;
4-3 - невозможен, т.к. противоречит второму закону термодинамики, в формулировке Клаузиуса;
3-2- возможен;
2-1- невозможен т.к. противоречит второму закону термодинамики, в формулировке Клаузиуса;
Таким образом цикл Карно в данной постановке является необратимым.
№31 слайд
Содержание слайда: Цикл Карно
Обратимый цикл Карно.
Пусть в процессе 1-2:
- второму закону термодинамики процесс не противоречит.
При совершении процесса 3-4:
- второму закону термодинамики процесс не противоречит.
№32 слайд
Содержание слайда: Цикл Карно
Пусть при совершении цикла в обратном направлении:
Таким образом процессы 2-1 и 4-3 уже не противоречат второму закону термодинамики.
№33 слайд
Содержание слайда: Энтропия
Термический КПД цикла определяется формулой:
(1)
где Q1 и Q2 – количество теплоты, подведенной к телу за время цикла и отведенной от него соответственно.
№34 слайд
Содержание слайда: Энтропия
Можно доказать, что для обратимого цикла Карно термический КПД определяется по формуле:
(2)
где Т1 и Т2 –температура тела, при изотермическом расширении и изотермическом сжатии.
№35 слайд
Содержание слайда: Энтропия
Формула (1) справедлива для любого цикла
Из (1) и (2) получим:
Эта формула справедлива только для обратимого цикла Карно.
№36 слайд
Содержание слайда: Энтропия
или с учетом правила знаков:
(3)
№37 слайд
Содержание слайда: Энтропия
Изобразим реальный цикл произвольной формы и впишем в него обратимые циклы Карно:
№38 слайд
Содержание слайда: Энтропия
В реальный цикл произвольной формы вписали n обратимых циклов Карно с n пар тепловых источников.
Тогда формула (3) примет вид:
(4)
Чем больше количество вписанных обратимых циклов Карно, тем в большей степени они заменяют реальный цикл.
№39 слайд
Содержание слайда: Энтропия
Пусть , тогда формула (4) примет вид:
(5)
т.е. интеграл по замкнутой кривой:
(6)
№40 слайд
Содержание слайда: Энтропия
Тогда для любого реального цикла справедлива формула (6). Обозначим подынтегральное выражение:
где S- энтропия , Дж/К
№41 слайд
Содержание слайда: Энтропия
- интеграл Клаузиуса.
- интегрирующий множитель, он превращает функцию процесса в функцию состояния.
Удельная энтропия:
№42 слайд
Содержание слайда: Энтропия
Пусть тело переходит из состояния 1 в состояние 2.
Количество теплоты,
подведенное к телу:
№43 слайд
Содержание слайда: Энтропия
Построим диаграмму цикла Карно в Тs- координатах.
При q=0; Тds=0.
При T=const; ds=0.
В адиабатном
процессе энтропия
не меняется, он
является
изоэнтропным
процессом.
№44 слайд
Содержание слайда: ЭКСЕРГИЯ
Основываясь на втором начале термодинамики, установим количественное соотношение между работой, которая могла бы быть совершена системой при данных внешних условиях в случае протекания в ней равновесных процессов, и действительной работой, производимой в тех же условиях, при неравновесных процессах.
Рассмотрим изолированную систему, состоящую из горячего источника с температурой Т1, холодного источника (окружающей среды) с температурой То и рабочего тела, совершающего цикл.
№45 слайд
Содержание слайда: ЭКСЕРГИЯ
Р а б о т о с п о с о б н о с т ь ю (и л и
э к с е р г и е й) т е л л о т ы Qi, отбираемой от горячего источника с температурой Ti, называется максимальная полезная работа , которая может быть получена за счет этой теплоты при условии, что холодным источником является окружающая среда с температурой То.
№46 слайд
Содержание слайда: ЭКСЕРГИЯ
Из предыдущего ясно, что максимальная полезная работа теплоты Q, представляет собой работу равновесного цикла Кapнo, осуществляемого в диапазоне температур Ti — To:
где
№47 слайд
Содержание слайда: ЭКСЕРГИЯ
Таким образом, эксергия теплоты Q1:
т. е работоспособность теплоты тем больше, чем меньше отношение То/Т1.
При Т1= То она равна нулю.
№48 слайд
Содержание слайда: ЭКСЕРГИЯ
Полезную работу, полученную за счет теплоты Q1 горячего источника, можно представить в виде:
L1 = Q1 - Q2,
где Q2 — теплота, отдаваемая в цикле холодному источнику (окружающей среде) с температурой То.
№49 слайд
Содержание слайда: ЭКСЕРГИЯ
Если через обозначить приращение энтропии холодного источника, то
тогда
№50 слайд
Содержание слайда: ЭКСЕРГИЯ
Если бы в рассматриваемой изолированной системе протекали только равновесные процессы, то энтропия системы оставалась бы неизменной, а увеличение энтропии холодного источника равнялось бы уменьшению энтропии горячего. В этом случае за счет теплоты Q1 можно было бы получить максимальную полезную работу:
№51 слайд
Содержание слайда: ЭКСЕРГИЯ
Величина
определяет п о т е р ю р а б от ы, обусловленную рассеиванием
энергии вследствие неравновесности протекающих в системе процессов.
Чем больше неравновесность процессов, мерой которой, является увеличение энтропии изолированной системы, тем меньше производимая системой работа.
Скачать все slide презентации Техническая термодинамика. Законы термодинамики одним архивом:
