Вопросы для самоконтроля

1. Что такое идеальный газ?

2. Свойства.

3. Определение идеального газа.

4. Основное уравнение МКТ.

5. Что такое температура?

6. Единицы измерения температуры.

7. Газовые законы.

Тема 14: Основы термодинамики

План:

1. Внутренняя энергия системы.

2. Работа в термодинамике.

3. Количество теплоты. Уравнение теплового баланса.

4. Первый закон термодинамики.

5. Второй закон термодинамики.

6. Принцип действия тепловых двигателей. КПД.

Вопрос 1. Внутренняя энергия системы. Сумма кинетических энергий хаотического движения всех частиц тела относительно центра масс тела (молекул, атомов) и потенциальных энергий их взаимодействия друг с другом называется внутренней энергией. Энергия упорядоченного движения частиц тела представляет собой механическую кинетическую энергию тела.

Вопрос 2. Работа в термодинамике. В термодинамике движение тела как целого не рассматривается и речь идет о перемещении частей макроскопического тела относительно друг друга. При совершении работы меняется объем тела, а его скорость остается равной нулю.

Вопрос 3. Количество теплоты.Уравнение теплового баланса. Количество теплоты – количественная мера изменения внутренней энергии тела. Уравнение теплового баланса характеризует процессы происходящие при теплообмене в замкнутой системе. Энергию, которую тело получает или отдаёт в процессе теплообмена, называют количеством теплоты (Q). Количество теплоты, как и все другие виды энергии, измеряется в системе СИ в Джоулях: [Q] = Дж. При нагревании или охлаждении тела количество теплоты, поглощаемое или выделяемое им, рассчитывается по формуле: Q = сm(t₂ – t₁),где m – масса тела, кг;(t₂ – t₁) – разность температур тела,° С (или К);с – удельная теплоёмкость вещества, из которого состоит тело, Удельная теплоёмкость вещества – это количество теплоты, которое нужно сообщить одному килограмму данного вещества, чтобы увеличить его температуру на 1° С (или это количество теплоты, которое выделяет один килограмм данного вещества, остывая на 1° С).

Вопрос 4. Первый закон термодинамики Энергия не может быть создана или уничтожена (закон сохранения энергии), она лишь переходит из одного вида в другой в различных физических процессах. Отсюда следует, что внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной.

Вопрос 5. Второй закон термодинамики – указывает направление всевозможных энергетических процессов.Второй закон связан с понятием энтропии, являющейся мерой хаоса (или мерой порядка). Второй закон термодинамики гласит, что для вселенной в целом энтропия возрастает. Оба определения второго закона термодинамикиопираются на первый закон термодинамики, утверждающий, что энергия убывает.

Вопрос 6. Принцип действия тепловых двигателей. КПД. Тепловые двигатели совершают работу за счет внутренней энергии топлива. КПД определяет отношение произведенной работы к количеству теплоты, переданного системе.Для того чтобы двигатель совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Во всех тепловых двигателях эта разность давлений достигается за счет повышения температуры рабочего тела (газа) на сотни или тысячи градусов по сравнению с температурой окружающей среды. Такое повышение температуры происходит при сгорании топлива. КПД Невозможность полного превращения внутренней энергии газа в работу тепловых двигателей обусловлена необратимостью процессов в природе. Если бы тепло могло самопроизвольно возвращаться от холодильника к нагревателю, то внутренняя энергия могла бы быть полностью превращена в полезную работу с помощью любого теплового двигателя. Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы A´, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя: