Similar presentations:
Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты
1. Тема: «Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты».
2. Содержание
• Внутренняя энергия• Работа в термодинамике
• Количество теплоты
_________
Определение: Термодинамика – теория тепловых
процессов, в которой не учитывается
молекулярное строение тел.
3. Внутренняя энергия
• Определение:Внутренняя энергия тела – это сумма
кинетической энергии хаотического теплового
движения частиц (атомов и молекул) тела и
потенциальной энергии их взаимодействия
• Обозначение:
U
• Единицы измерения:
[Дж]
4. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа
U NE ,k
m
N
NА
M
3
E kT
k 2
3
U N А kT
2
число молекул
кинетическая энергия
одной молекулы
(NAk = R)
5. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа
3 mU
RT
2M
6.
Так какm
pV
RT
M
- уравнение Клапейрона –
Менделеева,
то внутренняя энергия:
3
U pV
2
5
U pV
2
- для одноатомного газа
- для двухатомного газа.
7. В общем виде:
i mi
U
RT pV
2M
2
где i – число степеней свободы молекул газа (i = 3
для одноатомного газа и i = 5 для двухатомного
газа)
8. Изменение внутренней энергии тела ΔU
Совершениеработы А
Теплообмен Q
теплопроводность
над
телом
самим
телом
ΔU
ΔU
излучение
конвекция
9. Работа в термодинамике
10. Работа в термодинамике
• Работа газа:A p(V2 V1 ) p V
Работа внешних сил:
A A
• Работа А, совершаемая
внешними телами над газом,
отличается от работы А'
самого газа только знаком:
11. Работа газа при изопроцессах
• При изохорном процессе (V=const):ΔV = 0 работа газом не совершается:
A 0
P
V
Изохорное нагревание
12. При изобарном процессе (Р=const):
A p VP
1
2
P
A 0
Изобарное расширение
V
V1
V2
13. При изотермическом процессе (Т=const):
Изотермическое расширениеP
1
A 0
2
Р2
V1
V2
V
14. Геометрическое истолкование работы:
Работа, совершаемая газом в процессеего расширения (или сжатия) при любом
термодинамическом процессе, численно
равна площади под кривой, изображающей
изменение состояния газа на диаграмме
(р,V).
15. Количество теплоты – часть внутренней энергии, которую тело получает или теряет при теплопередаче
ПроцессНагревание или
охлаждение
Кипение или
конденсация
формула
Q cm T
С – удельная теплоёмкость
вещества [ Дж/кг 0К], m –
масса [кг], ΔT – изменение
температуры [ 0K].
– удельная теплота
Q rm rпарообразования
[ Дж/кг ]
Плавление или
кристаллизация
Q m λ- удельная теплота плавления
Сгорание
топлива
– удельная теплота сгорания
Q qm qтоплива
[ Дж/кг ]
вещества [ Дж/кг ]
16. Закрепление
1. Какова внутренняя энергия 10 моль одноатомногогаза при температуре 27 °С?
2. На сколько изменяется внутренняя энергия гелия
массой 200 г при увеличении температуры на 20 °С?
3. Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего
аэростат объемом 60 м3 при давлении 100 кПа?
4. В вертикально расположенном цилиндре с площадью
основания 1 дм2 под поршнем массой 10 кг,
скользящим без трения, находится воздух. При
изобарном нагревании воздуха поршень поднялся на
20 см. Какую работу совершил воздух, если наружное
давление равно 100 кПа?