термодинамика
description
Transcript of термодинамика
![Page 1: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/1.jpg)
ТЕРМОДИНАМИКА
![Page 2: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/2.jpg)
Внутренняя энергия
• Энергия движения частиц
• Энергия взаимодействия
частиц
• Внутримолекулярная
энергия
![Page 3: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/3.jpg)
Внутренняя энергия одного моля идеального газа:
или
Таким образом, внутренняя энергия зависит только от температуры и является функцией состояния
системы независимо от предыстории
,2
3
2
3A RTkTNKNU A
RTU2
3
![Page 4: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/4.jpg)
Внутренняя энергия реальных газов
Многоатомная молекула может ещё и вращаться
i = 3 i = 5 i = 6
Внутренняя энергия реального многоатомного газа
массы m
![Page 5: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/5.jpg)
Внутренняя энергия
В каждом состоянии система обладает определенным и только таким значением
внутренней энергии, поэтому:
TRmi
U Δμ2
Δ
![Page 6: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/6.jpg)
![Page 7: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/7.jpg)
Работа в термодинамике
2
1
dV
V
VPA
При расширении работа, совершаемая газом, положительна, при сжатии – отрицательна
![Page 8: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/8.jpg)
Работа в термодинамике
Работа численно равна площади под графиком процесса на диаграмме (p, V)
Величина работы зависит от того, каким путем совершался переход из начального состояния в конечное
![Page 9: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/9.jpg)
В результате некоторого процесса газ перешел из состояний 1 в состояние 2.
Вычислить работу сторонних сил
![Page 10: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/10.jpg)
P, кПа
200
100
0 1 2 3 V, м 3
1 2
34
Вычислить работу газа за цикл
![Page 11: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/11.jpg)
Количество теплоты
• С – удельная теплоемкость (Дж/кг К)
• L – удельная теплота парообразования (Дж/кг)
• λ – удельная теплота плавления (Дж/кг)
• q – удельная теплота сгорания топлива (Дж/кг)
Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче
Количество теплоты зависит от способа, которым она была приведена в текущее состояние
Q = c m ∆t
Q = L m
Q = λ m
Q = q m
![Page 12: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/12.jpg)
Изменение количества теплоты
• Тело увеличивает• температуру• Плавление• Парообразование• Сгорание топлива
• Тело уменьшает температуру
• Кристаллизация• Конденсация
∆Q>0 ∆Q<0
![Page 13: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/13.jpg)
Адиабатический процесс
Происходит без теплообмена с окружающей
средой
constγ PV
i
i
CC VP
2
/γ
![Page 14: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/14.jpg)
Rim
CV 2μ
.2
2
μR
imCP
Теплоемкость тела
Теплоемкость тела характеризует количество теплоты, необходимое для нагревания этого тела на один градус
.d
d
T
QC
.RCC VP
СV - теплоемкость тела при постоянном объеме
СР - теплоемкость тела при постоянном давлении
![Page 15: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/15.jpg)
Первый закон термодинамики
Количество теплоты, полученное системой, идет на увеличение ее внутренней энергии и на совершение работы против внешних сил
AUQ Δ
![Page 16: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/16.jpg)
Первый закон термодинамики
- работа системы против внешних сил
- работа внешних сил
A
A' A' = - А
Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое
равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе и не зависит от
способа, которым осуществляется этот переход
∆U = Q + A'
![Page 17: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/17.jpg)
Первый закон термодинамики
применительно к изопроцессам
![Page 18: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/18.jpg)
Первый
закон термодина-мики
Количество теплоты
Работа Внутренняя энергия
Изобарный
процесс
Изохорный
процесс
Изотермический
процесс
AUQ Δ
Q = ∆U
Q = А
А = 0
U = 0
TRmi
U Δμ2
Δ
)( 12 VVPA
TRm
A dμ
R ∆T
1
2lnμ V
VRT
mAQ = А
TRmi
U Δμ2
Δ Q
1
2Δ
μ
iTR
mQ TR
miU Δ
μ2Δ
TRmi
U Δμ2
Δ
![Page 19: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/19.jpg)
Второй закон термодинамики
• Постулат Клаузиуса: «Невозможен процесс, единственным результатом которого являлась бы передача тепла от более холодного тела к более горячему»
• Постулат Томсона: «Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара»
![Page 20: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/20.jpg)
Тепловые двигатели
«Тепло не что иное, как движущая сила, или, вернее, движение, изменившее свой вид. Это движение частиц
тела. Повсюду, где происходит уничтожение движущей силы,
возникает одновременно теплота в количестве, точно
пропорциональном количеству исчезнувшей движущей силы. Обратно: при исчезновении теплоты всегда возникает
движущая сила» Сади Карно
(1796 – 1832)
![Page 21: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/23.jpg)
Карбюраторный двигательКПД 30%
Дизельный двигательКПД 40%
![Page 24: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/25.jpg)
Вечные
двигатели
![Page 26: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/26.jpg)
Вечный магнитный двигатель
![Page 27: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/27.jpg)
Демон Максвелла
![Page 28: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/28.jpg)
Морис Эшер «Водопад»
Гравюра
Вечные двигатели первого рода
Вечные двигатели первого рода
![Page 29: термодинамика](https://reader033.fdocuments.net/reader033/viewer/2022051412/54b61d944a7959026f8b45ab/html5/thumbnails/29.jpg)