Внутренняя энергия, теплопередача, работа

1.

Внутренняя
энергия
Теплопередача
Работа

2.

Вопросы
1) Определение внутренней энергии
2) От чего зависит внутренняя энергия?
3) Внутренняя энергия одноатомного идеального газа
4) Способы изменения внутренней энергии.
5) Виды теплопередачи
6) Формула работы газа, работы внешних сил.

3.

1. Внутренняя энергия тела равна сумме
кинетической энергии движения молекул и
потенциальной энергии взаимодействия молекул.
U Ek Е p
2. Внутренняя энергия зависит от температуры и от
количества частиц. Обозначается U, измеряется в
Дж.
3. Т.к. потенциальная энергия идеального газа равна 0,
то U Ek
Выведем формулу для расчета внутренней энергии
одноатомного идеального газа:

4.

m
3
Ek E N ; N
N A ; E kT
M
2
3
m
3 m
3 m
E k kT
NA
kN A T
RT
2
M
2M
2M
3 m
U
RT - внутренняя энергия
2M
одноатомного идеального газа.
5 m
U
RT - внутренняя энергия
2M
двуатомного идеального газа.

5.

Изменение внутренней энергии:
3 m
U U 2 U1
R T
2M
3
или U p V
2
Способы изменения внутренней энергии
Совершение работы
Теплопередача
Излучение
Теплопроводность
Конвекция

6.

Количество теплоты, Q – это энергия, переданная
системе или полученная системой при теплообмене.
Процесс
Нагревание или
охлаждение
Формула
Q cm T
c- удельная теплоемкость, Дж/(кг*К)
m – масса, кг; T - изменение температуры, К
Кипение или
конденсация
Q=Lm
L – удельная теплота парообразования, Дж/кг
Плавление или
кристаллизация
Q=rm
r – удельная теплота плавления, Дж/кг
Сгорание
топлива
Q=qm
q – удельная теплота сгорания, Дж/кг
Уравнение теплового баланса:
Q1 Q2 Qn const

7.

Работа в термодинамике – работа сил, приложенных к
внешним телам со стороны системы при её деформации.
Работа газа численно равна площади фигуры под графиком
зависимости давления от объёма в координатах p, V
Расширение газа
p
p
2
2
1
Сжатие газа
p
A>0
V1
1
A<0
V2
V
V1
V2
V
AГ p (V2 V1 ) p V - работа газа
Aвн AГ p V - работа внешних сил

8.

Задача №1. В стальном баллоне находится гелий массой 0,5 кг при
температуре 10°С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его
температура повысится до 30°С?
Дано:
Решение:
m 0,5кг
3 m
U
R T
2M
t1 10 C
0
t 2 30 0 C
кг
M 4 10
моль
Дж
R 8,31
кг моль
U ?
3
Ответ. 31,2 кДж
T1 t1 273 283K ; T2 t2 273 303K ;
T T2 T1 20 K
3 0,5
3
U
8
,
31
20
31
,
2
10
Дж
3
2 4 10

9.

Задача 2. Газ находится под давлением 3 10 5 Па и занимает объем 0,6 м 3 .
Какая работа будет совершена при уменьшении его объема до 0,2 м 3 .
Дано :
Решение :
p 3 10 5 Па
Aвн p (V2 V1 )
V1 0,6 м 3
Aвн 3 10 5 (0,2 0,6) 1,2 10 5 Дж
V2 0,2 м 3
Aвн ?
Ответ.1,2 10 5 Дж

10.

Домашнее задание.
§ 77-79.
Задачи:
1.
Определите изменение внутренней энергии кислорода ( O 2) массой
3 кг при изменении его температуры от 17ºС до 27ºС.
2. Газ. расширяясь изобарно, совершает работу 0,2 кДж при давлении
200 кПа. Определите первоначальный объём газа, если конечный
объём стал равен 2,5 л.