- Главная
- Разное
- Бизнес и предпринимательство
- Образование
- Развлечения
- Государство
- Спорт
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Религиоведение
- Черчение
- Физкультура
- ИЗО
- Психология
- Социология
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Что такое findslide.org?
FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.
Обратная связь
Email: Нажмите что бы посмотреть
Презентация на тему ПЕРВОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ.ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ. РАБОТА И ТЕПЛОТА
Содержание
- 2. Внутренняя энергия. Работа и теплота Внутренняя энергия –
- 3. Внутренняя энергия U одного моля идеального газа
- 4. Обмен механической энергией характеризуется совершенной работой А,
- 5. Механическая энергия может переходить в тепловую энергию
- 6. Можно найти ещё массу примеров диссипации или превращения одной формы энергии в другую.
- 7. Количество теплоты, сообщаемой телу, идёт
- 8. Правило знаков:
- 9. Для малого изменения состояния системы :
- 10. Важно отметить, что теплота Q и работа
- 11. Особое значение в термодинамике имеют круговые или
- 12. Рисунок 4.1
- 14. Если
- 15. Следует отметить, что первое начало
- 16. Теплоёмкость идеального газа. Уравнение Майера Теплоёмкость
- 17. Удельная теплоёмкость (Суд) – есть количество теплоты,
- 18. Теплоёмкость термодинамической системы зависит от того, как
- 19. СР – теплоемкость при постоянном давлении.
- 21. Следовательно, проводимое тепло затрачивается и на нагревание
- 22. Пусть мы нагреваем один моль
- 23. В общем случае
- 24. Внутренняя энергия идеального газа является только функцией
- 25. При изобарическом процессе кроме увеличения внутренней энергии
- 26. Это уравнение Майера
- 27. Формула Майера для удельных теплоёмкостей: или
- 28. Полезно знать отношение:
- 29. Так как Тогда
- 30. Подставив в выражение для внутренней энергии, получим:
- 31. Теплоемкости многоатомных газов Молекулы многоатомных газов нельзя рассматривать как материальные точки.
- 32. Необходимо учитывать вращательное движение молекул
- 33. Числом степени свободы называется число независимых
- 34. Многоатомная молекула может ещё и вращаться.
- 35. (i = 5),(i = 6).i = 3.
- 38. Больцман доказал, что, средняя энергия
- 39. Итак, средняя энергия приходящаяся
- 40. У одноатомной молекулы i = 3, тогда
- 41. На среднюю кинетическую энергию молекулы, имеющей i-степеней
- 42. для трехатомных молекул:
- 43. В общем случае, для молярной массы газа
- 44. Для произвольного количества газов:
- 45. Рисунок 4.4
- 46. Для одноатомных газов это выполняется
- 47. Одна колебательная степень свободы несет
- 48. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеальных
- 49. Таблица 4.1δQ = 0
- 51. Здесь уместно рассмотреть еще и политропный процесс
- 52. С помощью показателя n можно
- 53. 4. Адиабатический процесс ΔQ = 0, n
- 54. Скачать презентацию
- 55. Похожие презентации
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.
Слайд 3 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.
Слайд 4 Обмен механической энергией характеризуется совершенной работой А, а
обмен внутренней энергией – количеством переданного тепла Q.
.
Слайд 5 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)Слайд 7 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.
Слайд 8 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.
Слайд 9 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 .
Слайд 10 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).Слайд 11 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.Слайд 14 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.
Слайд 15 Следует отметить, что первое начало термодинамики
не указывает, в каком направлении идут процессы изменения состояния,
что является одним из его недостатков.
Слайд 16
Теплоёмкость идеального газа. Уравнение Майера
Теплоёмкость тела
характеризуется количеством теплоты, необходимой для нагревания этого тела на
один градусРазмерность теплоемкости: [C] = Дж/К.
Теплоёмкость – величина неопределённая, поэтому пользуются понятиями удельной и молярной теплоёмкости.
Слайд 17 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/(моль⋅К).
Слайд 18 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.Слайд 19 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.Слайд 21 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.
Слайд 22 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:
Слайд 23 В общем случае
так как U может зависеть не только от температуры. Но в случае идеального газа справедлива формула Из этого следует, что
Слайд 24 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:
Слайд 25 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
Слайд 26 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.Слайд 30 Подставив в выражение для внутренней энергии, получим: а так
как
, то внутреннюю энергию можно найти по формуле:
Слайд 31
Теплоемкости многоатомных газов
Молекулы многоатомных газов нельзя
рассматривать как материальные точки.
Слайд 32 Необходимо учитывать вращательное движение молекул и
число степеней свободы этих молекул.
Молекулы многоатомных газов
нельзя рассматривать как материальные точки.Слайд 33 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.
Слайд 38 Больцман доказал, что, средняя энергия
приходящаяся на одну степень свободы
равнаЗакон о равномерном распределении энергии по
степеням свободы
Слайд 40 У одноатомной молекулы i = 3, тогда
для двухатомных молекул i = 5 для трёхатомных молекул i = 6
Слайд 41 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
Слайд 44 Для произвольного количества газов:
, Из теории также следует, что СV не зависит от температуры (рисунок).
Слайд 46 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).Слайд 47 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.
Слайд 48
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;
Слайд 51 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.
Слайд 52 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)
Слайд 53 4. Адиабатический процесс ΔQ = 0, n =
γ, Сад = 0. Во всех этих процессах работу можно
вычислить по одной формуле: (4.5.5)
