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::

Дидактические принципы математики
Общие положения Дидактические принципы – исходные положения теории обучения, выражающие основные закономерности процесса обучения. Они определяются целями обучения и воспитания, потребностями общественного развития, особенностями учебной деятельности учащихся различных возрастов. Дидактические прин ...

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 ...

Создание текста учебно-исследовательской работы и ее представление
В гуманитарных исследованиях конечным продуктом является текст. Это может быть текст разных жанров: устный доклад, учебно-исследовательская работа, письменный текст доклада, статья, текст компьютерной презентации. Как и любой научный текст, текст учебно-исследовательской работы должен отвечать треб ...