Похожие презентации:
Внутренняя энергия идеального газа. Термодинамика. Лекция 3.2
1. Тема:«Основы термодинамики. Внутренняя энергия. Работа газа. 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]
U= Ек +Еp
4. Внутренняя энергия идеального одноатомного газа.
U NE ,k
m
N NА
M
3
E kT
k 2
3
U NАkT
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:9.
10. Изменение внутренней энергии тела ΔU
Совершениеработы А
Теплообмен Q
теплопроводность
над
телом
самим
телом
ΔU
ΔU
излучение
конвекция
11. Работа в термодинамике
12.
Работа в термодинамике – работа сил, приложенных квнешним 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
13. 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:
14. Работа газа при изопроцессах
• При изохорном процессе (V=const):ΔV = 0 работа газом не совершается:
A 0
P
V
Изохорное нагревание
15. При изобарном процессе (Р=const):
A p VP
1
2
P
A 0
Изобарное расширение
V1
V2
V
16. При изотермическом процессе (Т=const):
Изотермическое расширениеP
1
A 0
2
Р2
V1
V2
V
17.
18.
19. Количество теплоты – часть внутренней энергии, которую тело получает или теряет при теплопередаче
ПроцессНагревание или
охлаждение
Кипение или
конденсация
формула
Q cm T
Q rm
С – удельная теплоёмкость
вещества [ Дж/кг 0К], m –
масса [кг], ΔT – изменение
температуры [ 0K].
r – удельная теплота
парообразования [ Дж/кг ]
Плавление или
кристаллизация
Q m
Сгорание
топлива
– удельная теплота сгорания
Q qm qтоплива
[ Дж/кг ]
λ- удельная теплота плавления
вещества [ Дж/кг ]
20.
21.
22. Уравнение теплового баланса:
23. Первое начало термодинамики.
24.
25. Тема: Коэффициент полезного действия (КПД) тепловых двигателей
26.
Развитие техники зависит от уменияиспользовать громадные запасы внутренней
энергии. Использовать эту энергию - это
значит совершать за ее счет полезную работу.
Рассмотрим источники, которые совершают
работу за счет внутренней энергии.
27.
28.
Всяли тепловая энергия превращается в
тепловых двигателях в механическую энергию?
Любой тепловой двигатель превращает в
механическую энергию только часть той
энергии, которая выделяется топливом.
Для характеристики экономичности различных
двигателей введено понятие КПД
(коэффициент полезного действия) двигателя.
29.
НагревательПередает количество
теплоты Q1 рабочему телу
Q1
Совершает работу:
рабочее
тело
Q2
холодильник
A=Q1 −|Q 2|
Потребляет часть полученного
количества теплоты Q2
30.
КПД замкнутого цикла|Q 2|
A Q 1 −|Q 2|
η=
=
=1−
|Q 1|
Q1
Q1
Q1 – количество теплоты полученное от нагревания
Q1>Q2
Q2 - количество теплоты отданное холодильнику
Q 2<Q 1
A’ = Q 1- |Q 2| - работа совершаемая двигателем за цикл
η<1
31.
32.
Цикл C. КарноT 1 −T 2
T2
η max =
=1−
T1
T1
¿
T1 – температура нагревания
Т2 – температура холодильника
33.
Виды тепловых двигателейПаровой
двигатель
Двигатель
внутреннего
сгорания
Паровая
турбина
Дизельный
двигатель
Газовая
турбина
Реактивный
двигатель
34.
Характеристики тепловых двигателейДвигатели
Мощность, кВт
КПД, %
ДВС:
карбюраторный
дизельный
1 – 200
15 - 2200
25
35
Турбины:
паровые
газовые
3 105
12 105
30
27
Реактивный
3 107
80
35.
КПД теплового двигателя= (А / Q1 ) 100%
= А п / Аз
= ( Q1-Q2 / Q1 ) 100%
= А п/ Аз
ВСЕГДА!
Почему?
= А п/ Аз
00%
36.
Качественные задачи:1. Один из учеников при решении
получил ответ, что КПД теплового
двигателя равен 200%. Правильно ли
решил ученик задачу?
2. КПД теплового двигателя 45%. Что
означает это число?
37.
Ответы:1. Нет. КПД теплового двигателя не
может быть равен 200%, т. к. он всегда
00%.
2. КПД теплового двигателя 45%
означает, что только 45% от теплоты,
переданной рабочему телу (газу), идет
на совершение полезной работы.