- •Министерство спорта, туризма и молодёжной политики российской федерации
- •Содержание:
- •Введение
- •Как решать задачи по физике
- •Расчетно-графические работы Работа № 1 введение. Основные понятия механики
- •Работа № 2 Прямолинейное неравномерное движение. Движение по окружности
- •Работа № 3 Движение тела под действием силы тяжести
- •Работа № 4 Динамика. Силы в природе
- •Работа № 5 Статика. Механическая работа. Мощность. Законы сохранения в механике
- •Работа № 6 Вращение твердого тела
- •Моменты инерции некоторых твердых тел
- •Работа № 7 Колебания и волны
- •Работа № 8 Гидро- аэродинамика
- •Работа № 9 Молекулярная физика
- •Работа № 10 Термодинамика
- •Работа № 11 Электрические явления
- •Работа № 12 магнитное поле
- •Работа № 13 оптика
- •Вопросы к зачету для студентов
- •Варианты контрольных работ
- •Тесты Кинематика Вариант 1
- •Вариант 2
- •Динамика Вариант1
- •Вариант 2
- •Статика. Законы сохранения Вариант 1
- •Вариант 2
- •Глоссарий
- •Справочные материалы
- •Фундаментальные физические константы
- •Определение базовых единиц
- •Библиографический список:
- •350015, Г. Краснодар, ул. Буденного, 161
Работа № 10 Термодинамика
Основные положения:
Для описания тепловых явлений используют два основных метода: молекулярно-кинетический и термодинамический.
Термодинамический метод исходит из основных опытных законов, получивших название начал термодинамики.
Термодинамика изучает только равновесные состояния, т.е. такие, при которых параметры р, V, Т термодинамической системы не меняются с течением времени. Термодинамическая система как совокупность множества атомов и молекул обладает внутренней энергией
Внутренней энергией тела называется энергия, зависящая только от термодинамического состояния тела или системы тел. Она состоит из следующих частей:
1) кинетическая энергия теплового движения частиц;
2) потенциальная энергия взаимодействия частиц;
3) энергия электронов, атомов и ионов;
3) внутриядерная энергия.
Началом отсчета внутренней энергии считается такое состояние системы, в котором U = 0, обычно это происходит при T = 0 – абсолютный ноль (-273°С).
В соответствии с определением можно записать:
Внутренняя энергия идеального одноатомного газа: .
Внутренняя энергия любой массы идеального газа:
, где i – число степеней свободы.
Мерой энергии, получаемой или отдаваемой телом в процессе теплообмена, служит количество теплоты Q. Работа и теплота являются не видом энергии, а формой ее передачи.
Количество теплоты, необходимое, чтобы нагреть тело массой m от температуры T до температуры T+ΔТ равно Q = cm ΔТ.
В процессе теплообмена взаимодействующие тела передают друг другу некоторое количество теплоты от более горячих тел к холодным, если не учитывать потери тепла в окружающую среду, то теплота переданная должна быть равна принятой, т.е. имеет место уравнение теплового баланса: Q1+Q2+…+Qn = 0
Кроме удельной теплоемкости существуют следующие удельные величины:
λ- удельная теплота плавления или кристаллизации;
r – удельная теплота парообразования или конденсации;
q – удельная теплота сгорания топлива.
Первое начало термодинамики: изменение внутренней энергии тела равно сумме сообщенного телу количества теплоты и произведенной над ним механической работы: .
Функция, характеризующая направление протекания самопроизвольных процессов в замкнутой термодинамической системе, называется энтропией S.
Энтропия характеризует степень упорядоченности термодинамической системы.
Второе начало термодинамики: в замкнутой системе не могут протекать процессы, которые приводят к уменьшению энтропии системы.
У веществ в различных агрегатных состояниях отличаются физические свойства.
Контрольные вопросы:
Какие методы исследования свойств макроскопических систем применяются в молекулярной физике? В чем различие этих методов?
Что называют термодинамической температурой? В чем физический смысл абсолютного нуля?
Что такое диффузия?
Что такое внутренняя энергия термодинамической системы?
Сформулировать первое начало термодинамики.
Дать определение энтропии.
Сформулировать второе начало термодинамики.
Выполнить задания:
Начертить примерные графики зависимости температуры вещества от времени для следующих процессов:
а) вода (при 20 °С) - лед (при 0°С);
б) лед (при -20 °С) – вода (при 100 °С);
в) серебро (при 20 °С) – серебро (при 1200 °С);
г) азот (при -200 °С) – азот (при -220 °С).
2. Решить задачи:
Смесь, состоящую из 1,51 кг льда и 5,53 кг воды, при общей температуре 0° С нужно нагреть до температуры 50°С, пропуская через нее пар при температуре 100° С. Определить необходимое для этого количество (в г) пара. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С), удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг, удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг.
В ванну влито 60 л воды при температуре 10°С. Сколько литров воды при 100° С нужно прибавить в ванну, чтобы температура смеси была 25° С?
На сколько градусов нагреется стальной шарик при падении с высоты 8 м, если вся механическая энергия идет на его нагревание?
В теплоизолированном герметичном сосуде находится 2 моль одноатомного идеального газа при температуре 300 К и нормальном атмосферном давлении. Найдите давление газа после включения на время 3 минуты небольшого электронагревателя мощностью 16,6 Вт, помещенного в сосуд.