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::

Волоконная оптика
Эта тема рассматривается отдельно, как пример применения явления полного отражения света. Пурышева предлагает проделать опыт, схема которого изображена на рисунке и объяснить данное явление. Это вносит разнообразие в изучаемый материал и дает учащимся представление об эксперименте в физике. Рис. 16 ...

Учебная сторона кампуса
Хорошо ли, что американцу любого возраста попасть на кампус теперь легко? Практически записаться можно через компьютерную систему. Поступают сразу в несколько университетов и потом выбирают. Специализации в первые годы обучения нет, нет и обязательных курсов, лишь их количество. Исправляя слабые ст ...

Основные рекомендации по созданию схем и рисунков с помощью компьютерных программ
Создание схем, рисунков, таблиц, диаграмм и многих других способов графического отображения данных, задача не из лёгких. Многие учителя порой испытывают затруднение в создание на компьютере тех или иных изображений, порой даже не зная, что существуют множество программ, облегчающих создание схем и ...