Методические разработки по теме «Основы термодинамики»

Компьютер, проектор мультимедийный – для учителя;

Ноутбуки с OMS – плеером -4 шт – для учащихся

Содержание:

Актуализация знаний:

Что называют изопроцессом?

Что называют изотермическим процессом?

Что называют изохорным процессом?

Что называют изобарным процессом?

Формула изменения внутренней энергии газа

Формула работы для газа

Первый закон термодинамики

Изучение нового:

Работу построим следующим образом: разделимся на 4 группы, каждая группа изучает один из процессов и рассматривает закон термодинамики применимо к этому процессу.

1 группа – адиабатный

2 группа – изотермический

3 группа – изохорный

4 группа – изобарный

Обратите внимание, адиабата идет обязательно круче изотермы. Ведь при адиабатном процессе давление газа уменьшается не только за счет увеличения объема, как при изотермическом, но и за счет его температуры.

Если нагревать тело при постоянном давлении, то оно будет расширяться и совершать работу. Для нагревания тела на 1 К при постоянном давлении ему нужно передать большее количество теплоты, чем при таком же нагревании при постоянном объеме.

Как же определить количество теплоты, получаемое телом при нагревании или отданное при охлаждении?

Из 8 класса известно, сто Q=cmΔT, где с – удельная теплоемкость вещества. Теплоемкость зависит не только от свойств вещества, но и от процесса, при котором осуществляется теплопередача.

Теплоемкость газа при постоянном объеме

Найдем молярную теплоемкость газа при постоянном объеме. Согласно определению теплоемкости , где ΔT — изменение температуры. Если процесс происходит при постоянном объеме, то эту теплоемкость обозначим через Cv. Тогда QV = CVΔT.

При постоянном объеме работа не совершается. Поэтому первый закон термодинамики запишется так: CVΔT = ΔU.

Изменение энергии одного моля достаточно разреженного (идеального) одноатомного газа равно . Следовательно, молярная теплоемкость при постоянном объеме одноатомного газа равна .

Теплоемкость газа при постоянном давлении

Согласно определению теплоемкости при постоянном давлении Ср Qp = СрΔТ.

Работа, которую совершит 1 моль идеального газа, расширяющегося при постоянном давлении, равна A' = RΔT.

Это следует из выражения для работы газа при постоянном давлении А' = pΔV и уравнения состояния (для одного моля) идеального газа. pV = RT.

Внутренняя энергия идеального газа от объема не зависит. Поэтому и при постоянном давлении изменение внутренней энергии ΔU = CVΔT, как и при постоянном объеме. Применяя первый закон термодинамики, получим СрΔТ = CVΔT + RΔT.

Следовательно, молярные теплоемкости идеального газа связаны соотношением Cp = Cy + R.

Впервые эта формула была получена Р. Майером и носит его имя.

В случае идеального одноатомного газа

Теплоемкость идеального газа при изотермическом процессе

Можно формально ввести понятие теплоемкости и при изотермическом процессе. Так как при этом процессе внутренняя энергия идеального газа не меняется, какое бы количество теплоты ему ни было передано, то теплоемкость бесконечна.

Смотрите также::

«Соленое тесто» как один из видов нетрадиционных материалов
Вначале была лепешка. Когда-то давным-давно, в седую старину, люди начали лепить хлебные лепешки из муки и воды и обжигать их на раскаленных камнях. Потом в Вавилоне появились печи для хлеба, и на смену хлебным лепешкам пришли первые караваи. Древние египтяне 5000 лет назад знали много рецептов тес ...

Тренажер, включающий объективную модель, основанную на уравнениях баланса с коэффициентами, полученными из конструктивных данных
Технология Т3П делает следующие важные шаги по сравнению с Т2П: – вычисления расходов тепла, воды и пара во всех режимах работы моделируемого оборудования производятся на основе точных формул, аппроксимация не применяется; – теплоемкости и внутренние объемы всех элементов энергоблока правильно учит ...

История Болонского процесса
Объединение высшей школы в европейских странах назрело еще в середине ХХ столетия, в связи с тем, что оно стало неконкурентоспособным по сравнению с американским. Попытки совершенствования европейского образования по единым стандартам начались с 1957 года, когда было подписано Римское соглашение, в ...