Физика 10 класс (Урок№24 - Первый закон термодинамики.)

Физика 10 класс Урок№24 - Первый закон термодинамики. мы узнаем: - в чём заключается смысл первого закона термодинамики, адиабатного процесса и какие процессы называются обратимыми и необратимыми; мы научимся: - решать типовые задачи на вычисление термодинамических величин для различных процессов и на составление уравнения теплового баланса; мы сможем: - определять величину работы газа, изменение его внутренней энергии, приводить примеры проявления тепловых процессов в природе, быту и технике. Закон сохранения энергии, записанный применительно к термодинамической системе, выглядит следующим образом: Q=A′ ΔU, где Q– количество теплоты, переданное системе; A′– работа системы (газа); ΔU– изменение внутренней энергии системы (газа). Сообщенное системе количество теплоты расходуется на совершение системой работы против внешних сил и изменение внутренней энергии системы.к системе тела, то работа газа считается отрицательной, работа внешних тел положительной и A=–A′. Тогда первый закон термодинамики лучше написать в виде ΔU=Q A. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам: – изотермический процесс, T=const, ΔT=0;ΔU=0,Q=A′. – изохорный процесс, V=const. ΔV=0;A′=0. Q=ΔU. ΔU=32mMRΔT. – изобарный процесс, p=const. A′ больше 0,ΔV=0; Q=ΔU A′/ Q=5/2mMRΔT Используя уравнение Менделеева–Клапейрона, получим νR(T2−T1)=P(V2−V1)=P⋅ΔV; Подстановка в уравнение первого закона термодинамики для количества теплоты дает Q=ΔU A=3/2νR(T2−T1) P⋅ΔV=3/2P⋅ΔV P⋅ΔV=5/2P⋅ΔV=5/2νR(T2−T1)=5/2νRΔT Адиабатный процесс – процесс, протекающий без теплообмена, т.е. Q=0. Тогда система может совершать работу либо за счёт уменьшения внутренней энергии(газ расширяется) A′=−ΔU , либо за счёт работы внешних тел над системой(происходит сжатие газа) A=ΔU. Уравнение теплового баланса: Q1 Q2 Q3 Q4 ... Qn=0 Первый закон термодинамики не определяет направление тепловых процессов. Необратимыми называются такие явления, которые самопроизвольно протекают только в одном направлении; в обратном направлении они протекают только при внешнем воздействии. Направление термодинамических процессов определяется вторым законом термодинамики. Первый и второй законы термодинамики позволяют сделать заключение о невозможности создания вечного двигателя I и II рода Формулировка второго закона термодинамики: невозможно перевести тепло от менее нагретого тела к более нагретому телу при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих их телах (или невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от тела менее нагретого, к телу более нагретому). Статистический характер второго закона термодинамики Состояние макроскопической системы (например, газ в баллоне) может быть реализовано огромным числом микросостояний (комбинацией в расположении молекул). Вероятность того, что первоначально находившийся в какой-либо части объёма газ весь снова соберется в какой-то момент времени в той же его части очень мала. А при очень большом числе частиц – ничтожно мала. Вероятность обратимых процессов, наоборот, тем больше, чем меньше число частиц в системе. Поэтому справедливость второго закона термодинамики определяется достаточно большим объёмом и достаточно большим числом частиц системы. Так, например, ничтожно мала (реально равна 0) вероятность того, что спокойно висящий маятник начнет раскачиваться в результате одновременного, направленного в одну сторону удара всех молекул воздуха, до какого-то момента, двигавшихся хаотично по всем сторонам