Домашні завдання

10 клас

Розділ "ТЕРМОДИНАМІКА"

Саме головне, що учні 10 класу повинні знати з термодинаміки.

1. Внутрішня енергія - це сумарна кінетична енергія хаотичного руху всіх молекул та потенціальна енергія їх взаємодії між собою.

2. Внутрішня енергія одноатомного ідеального газу. Нагадаю, що ідеальний газ - це газ, молекули якого не взаємодіють між собою, тобто внутрішня енергія - це сумарна лише кінетична енергія всіх молекул. Ця енергія визначається за формулою:

U = (3mRT)/2M або U = 3/2νRT

і залежить лише від температури. Зміна внутрішньої енергії визначається за формулою:

ΔU = (3mRΔT)/2M або ΔU = 3/2νRΔT

3. Внутрішню енергію можна змінити лише двома способами: механічною роботою та теплопередачею.

4. Кількість теплоти - це енергія, яку тіло отримує або втрачає під час теплопередачі. Кількість теплоти визначається за формулами:

а) Кількість теплоти нагрівання (охолодження)

Q = cmΔt = cm(t₂ – t₁)

б) Кількість теплоти плавлення (кристалізації)

Q = λm  (Q = - λm)

в) Кількість теплоти пароутворення (конденсації)

Q = rm  (Q = - rm)

г) Кількість теплоти згоряння палива

Q = qm

5. Робота газу під час розширення (стискання)

A = PΔV або A = P(V₂- V₁),

якщо газ розширяється, то  ΔV > 0, і А > 0, якщо газ стискається, то  ΔV < 0, і А < 0

6. Перший закон термодинаміки.  Перший закон термодинаміки - це закон збереження енергія для термодинамічних систем та термодинамічних процесів. Є кілька формуліровок закону, вам потрібно знати хоча б одну: кількість теплоти, передана термодинамічній системі, витрачається на зміну внутрішньої енергії системи та виконання роботи системою над зовнішніми тілами. Цей закон можна записати у вигляді:

Q = ΔU + A

7. Застосування першого закону термодинаміки для різних ізопроцесів.

а) Ізотермічний процес. Т = const, зміна температури ΔТ = 0, тоді ΔU = 0, отримаємо:

Q = A

кількість теплоти, передана термодинамічній системі, витрачається лише на виконання роботи системою над зовнішніми тілами.

б) Ізохорний процес. V = const, зміна об'єму ΔV = 0, тоді ΔU = 0, отримаємо:

Q = ΔU

кількість теплоти, передана термодинамічній системі, витрачається лише на зміну внутрішньої енергії системи.

в) Ізобарний процес. Р = const,  зміна тиску ΔP = 0, але ΔU ≠ 0, ΔU ≠ 0, отримаємо:

Q = ΔU + A

 кількість теплоти, передана термодинамічній системі, витрачається на зміну внутрішньої енергії системи та виконання роботи системою над зовнішніми тілами.

г) Адіабатний процес - процес без теплопередачі, тобто Q = 0, тоді 0 = ΔU + A, або

                                                       ΔU = - А   

Якщо на газ діють зовнішні сили та стискають його, то   А < 0, але   ΔU > 0, якщо сам газ, розширяючись, виконує роботу, яка А > 0, тоді ΔU < 0.

8. Теплова машина - це пристрій, у якому внутрішня енергія перетворюється на механічну енергію. Приклади: паровий котел, парова турбіна, газова турбіна, двигун внутрішнього згоряння, реактивний двигун. Кожна з цих машин працює за одним принципом, який можна пояснити за допомогою блок-схеми.

Від нагрівника теплота Q1  передається робочому тілу(газу), який розширяється і виконує роботу А. Для того, щоб повернути робоче тіло(газ) до початкового стану, потрібно надлишок теплоти Q2  передати холодильнику. Дуже часто таким холодильником є атмосфера.

9. ККД теплового двигуна визначається за допомогою формул:

η = A/Q1

 η = (Q1 - Q2 )/Q1  

η = (T1 - T2)/T1  

ЗАВДАННЯ

Розглянути та вивчити основні положення та формули термодинаміки.