- •Методичні матеріали
- •Тема 2. Рівноприскорений прямолінійний рух. Рух тіла по вертикалі під дією сили тяжіння.
- •Тема 3. Рух по параболі під дією сили тяжіння
- •Тема 4. Рівномірний рух по колу
- •Тема 5. Закони ньютона
- •Тема 6. Закон всесвітнього тяжіння. Супутники.
- •Тема 7. Сила пружності. Вага і невагомість.
- •Тема 8. Сили тертя.
- •Тема 9. Динаміка руху тіла по колу.
- •Тема 10. Динаміка руху системи зв'язаних та статичних тіл
- •Тема 11. Статика.
- •Тема 12. Закон збереження імпульсу.
- •Тема 13. Механічна робота. Потужність. Ккд. Прості механізми
- •Тема 14. Закон збереження механічної енергії
- •Тема 15. Елементи механіки рідин і газів
- •Тема 16. Основи молекулярно-кінетичної теорії
- •Тема 17. Рівняння стану ідеального газу. Ізопроцеси
- •Тема 18. Насичена пара. Вологість повітря
- •Тема 19. Поверхневий на тяг. Капілярність
- •Тема 20. Властивості твердих тіл. Механічні деформації
- •Тема 21. Основи термодинаміки
- •Тема 22. Зміна агрегатних станів речовини. Рівняння теплового балансу
- •Тема 23. Закон кулона. Напруженість поля
- •Тема 24. Потенціал. Різниця потенціалів. Робота електростатичного поля
- •Тема 25. Електроємність. Конденса тори
- •Тема 26. Постійний струм. Закон ома для ділянки кола
- •Тема 27. Закон ома для повного (замкненого) кола
- •Тема 28. Робота і потужність струму. Закон джоуля – ленца
- •Тема 29. Струм у різних середовищах
- •Тема з0. Магнітне поле
Тема 21. Основи термодинаміки
• Тепловий рух — хаотичний рух частинок, з яких складається тіло.
• Внутрішня енергія тіла U — це енергія руху і взаємодії частинок тіла (сума кінетичних та потенціальних енергій усіх молекул чи атомів). Одиницею вимірювання внутрішньої енергії в СІ є 1 Дж.
Внутрішня енергія ідеального газу — це сума кінетичних енергій частинок газу (потенціальною енергією взаємодії частинок можна знехтувати). Внутрішню енергію одноатомного ідеального газу обчислюють за формулою, де— кількість речовини,— маса газу,— молярна маса газу,р — тиск газу,— абсолютна температура газу,—об'єм газу,—універсальна газова стала.
Зміна внутрішньої енергії одноатомного ідеального газу дорівнює
Способи зміни внутрішньої енергії — виконання роботи та теплообмін.
Теплообмін (теплопередача) — це процес передачі енергії від більш нагрітого до менш нагрітого тіла (частин тіла). Види теплообміну: теплопровідність, конвекція, випромінювання.
• Кількість теплоти— це скалярна величина, що чисельно дорівнює енергії, яку отримує чи віддає тіло під час теплообміну.
Одиницею вимірювання кількості теплоти у СІ є 1 Дж. Позасистемною одиницею вимірювання кількості юти є калорія:При нагріванні чи охолодженні кількість теплоти обчислюють за формулою, дес— питома теплоемність речовини, чисельно дорівнює кількості теплоти, яку потрібно надати 1 кг речовини, щоб нагріти його на 1К. Питома теплоємність залежить від роду речовини, агрегатного стану та для газів — від способу нагрівання (ізобарно чи ізохорно) і міститься у таблицях. Одиницею вимірювання питомої теплоємності в СІ є 1 Дж\кг·К
• Робота газу в термодинаміці.
При ізобарному процесі в ідеальному газі:
Під час ізохорного процесугаз не виконує роботи:
При ізотермічному процесі
— Під час довільного процесу в ідеальному газі робота чисельно дорівнює площі фігури, обмеженої графіком процесу в координатах, прямими, та віссю(див. рис). Якщо об'єм газу під час процесу зростає, то робота
додатна, при зменшенні об'єму — від'ємна.
Під час замкнутого циклу робота газу чисельно дорівнює площі фігури, обмеженої графіком циклу в координатах .ККД циклу дорівнює:
,
де А — робота газу за цикл; — кількість теплоти, яку отримав газ під час циклу.
• І закон термодинаміки:, де— зміна внутрішньої енергії системи; А — робота, яку виконує система;— кількість теплоти, що отримує система.
— Для ізотермічного процесу/, тодіі Ізакон термодинаміки має вигляд:
— Для ізохорного процесу , тоді,і І закон термодинаміки має вигляд:
— Дія ізобарного процесу і І закон термодинаміки набирає вигляду
• Адіабатний називають процес, що відбувається без теплообміну із зовнішніми тілами: . При цьому І закон термодинаміки записують так:, тобто система виконує роботу за рахунок зменшення своєї внутрішньої енергії. На рисунку зображено графік адіабати у координатах1 - 2 адіабата, 1 - 3 ізотерма.
Процес називають необоротний, якщо самовільно він може протікати лише у певному напрямку. Зворотний до нього процес може відбуватися лише під дією зовнішніх чинників. Наприклад, перетворення механічної енергії у внутрішню, передача енергії від більш нагрітого до менш нагрітого тіла, дифузія тощо.
•Тепловий двигун — пристрій, що виконує механічну роботу за рахунок процесів теплообміну.
На рисунку зображена блок-схема теплового двигуна, де А — виконана (корисна) робота; Q\ — кількість теплоти, яку отримало робоче тіло від нагрівника; Q2 — кількість теплоти, яку робоче тіло передало холодильнику.
За законом збереження енергії
• ККД теплового двигуна дорівнює
Для теплового двигуна, робочим тілом якого є ідеальний газ, у даному інтервалі температур ККД буде максимальним, якщо робочий цикл такого двигуна (цикл Карно) складається з двох ізотерм та двох адіабат. На рисунку зображений графік циклу Карно. Максимальний ККД теплового
двигуна дорівнює. Щоб підвищити ККД, потрібно підвищити температуру нагрівникаі знизити температуру холодильника
• При згорянні палива виділяється кількість теплоти, яку обчислюють за формулою, де— теплота згоряння палива, яка залежить від виду палива та вимірюється у СІ в. Дані про питому теплоту згоряння різних видів палива містяться у таблиці.