Внутренняя энергия. Термодинамика

1. Внутренняя энергия

1

2. Термодинамика-

теория тепловых процессов,
в которой не учитывается
молекулярное строение тел.
2

3.

В середине 19 века было доказано, что
наряду с механической энергией
макроскопические тела обладают ещё и
энергией, заключенной внутри самих
тел.Эта энергия называется внутренней
энергией.
Что
такое внутренняя энергия?
3

4. Внутренняя энергия макроскопического тела

равна сумме кинетических энергий
беспорядочного движения всех молекул
(или атомов) тела и потенциальных
энергий взаимодействия всех молекул
друг с другом ( но не с молекулами
других тел)
4

5.

Потенциальная
энергия
Кинетическая
энергия
?
Внутренняя
энергия
5

6.

Внутренняя энергия -
Энергия электромагнитных излучений
Внутриядерная энергия взаимодействия
нуклонов
Энергия взаимодействия электронных
оболочек и ядер атомов
Энергия внутримолекулярного
взаимодействия (химическая)
Потенциальная и кинетическая энергия
колебательного движения молекул
Потенциальная энергия взаимодействия
молекул
Кинетическая энергия поступательного и
вращательного движения молекул
6

7.

Способы изменения внутренней энергии тел
Теплопередача
Химические
реакции
Работа
Экзотермические
Эндотермические
Излучение
Теплопередача
Конвекция
Дробление
Сжатие
Растяжение
Трение
7

8.

Работа,
совершаемая
газом при
изобарном
расширении
(р — соnst,
т = соnst)
Работа,
совершаемая
газом при
изотермическо
м расширении
(Т = сопst,
т = соnst)
8

9. Работа совершаемая газом, равна произведению среднего давления газа на изменение объема

m
A p V
R T
M
9

10. Теплообмен

теплопроводность
конвекция
излучение
10

11. Теплопроводность

Это такой тип теплообмена, когда тепло
передаётся от более нагретых участков
тела менее нагретым вследствие теплового
движения молекул.
Все вещества имеют различную
теплопроводность. Лучшие проводники
тепла – кристаллы.
Те вещества, в которых расстояния между
молекулами большие – плохие
проводники тепла. Это древесина, кирпич
и т.д.
11

12. Теплопроводность

Для исследования теплопроводности газов можно провести
опыт с пробиркой.
1)
2)
3)
4)
Пробирку наденьте на палец.
Нагревайте дно пробирки в
пламени.
Оцените, через какое время
палец почувствует тепло.
Сделайте вывод.
Вывод
Теплопроводность газов маленькая.
12

13. Конвекция

Это такой тип
теплообмена, при
котором энергия
переносится струями
жидкости или газа.
Плотность горячего газа
или жидкости меньше,
чем холодных, поэтому
конвекционные потоки
поднимаются вверх.
13

14. Конвекция

Перенос энергии струями жидкости
или газа.
Опыт
В сосуд с водой опустите
кристаллы марганцовокислого
калия.
Поставьте сосуд на огонь.
Наблюдайте за жидкостью.
Конвекция в твёрдых
телах происходить не
может.
14

15. Лучистый обмен или просто излучение

Это перенос энергии в виде
электромагнитных волн.
Любое нагретое тело
является источником
излучения.
Этот вид теплообмена
отличается от предыдущих
тем, что может происходить
и в вакууме.
Темные тела лучше поглощают
и излучают энергию.
15

16. Совершение работы

Работа при сжатии газа под поршнем
16

17. Совершение работы

Работа при расширении газа под
поршнем
17

18. Одноатомный газ -

газ , состоящий из отдельных
атомов, а не молекул.
Одноатомными являются инертные
газы- гелий, неон, аргон и др.
18

19. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа

прямо пропорциональна его абсолютной
температуре.
19

20.

идеальный газ U E , E 0
k
n
3
U E где E kT средняя кинетическая
1
1 2
энергия одного атома
3 m
U kT N
2 M a
m
N
N количество молекул в данном теле
a
M
3m
U
RT Внутреняя энергия идеального газа
2M
зависит от температуры и не зависит от объема
20

21.

m
используя уравнение Менделеева Клапейрона PV RT
M
3
3m
3
U PV
U
R T
U P V
2
2M
2
5m
U
R T
2M
6m
U
R T
2M
Молекулы
реальных газов
имеют сложную
форму.
Внутренняя
энергия зависит
от числа степеней
свободы
21