 |
Графический. Общий алгоритм решения задач по термодинамике. 2. Идеальный газ совершил работу, равную 100 Дж, и отдал количество теплоты, равное 300 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия?
|
|
|
|
Q = -500 Дж
2) Т. к. объём не меняется: А = Р Δ V → А = 0 - газ работу не совершает.
Ответ: Q = -500 Дж; А = 0
знак «-» показывает, что газ выделяет количество теплоты
Задача-вопрос (качественный)
В сосуд, на дне которого была вода, накачали воздух. Когда открыли кран и сжатый воздух вырвался наружу, сосуд заполнился водяным туманом. Почему это произошло?
Если открыть кран, то воздух начнет расширяться и выходить наружу. Данный процесс происходит очень быстро и его можно рассматривать как адиабатное расширение. А при адиабатном расширении согласно первому закону термодинамики внутренняя энергия газа уменьшается, а значит и температура уменьшается. При понижении температуры пар в сосуде становится насыщенным и происходит конденсация
Чтение условия, анализ задачи (использование общих закономерностей) и решение.
Вспомнить что такое конденсация, насыщенный пар.
Графический
Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 4 так, как показано на рисунке. Вычислите работу, совершаемую газом.
Вся работа, совершенная газом равна сумме работ на отдельных участках.
Для определения работы на каждом участке графика определяем:
какой параметр постоянный, исходя из этого определяем запись 1 закона термодинамики к данному процессу
На основе рассмотренных примеров решения задач учащиеся пытаются составить общий алгоритм решения задач. Затем преподаватель включается в деятельность и совместно с учащимися вносит корректировки в составление алгоритма.
Общий алгоритм решения задач по термодинамике
1. Внимательно прочитать условие задачи, определить тип задачи;
2. Записать краткое условие задачи;
|
|
|
3. Перевести единицы измерения в СИ (если требуется);
4. Определить параметры p, V и T, характеризующие каждое состояние газа. Записать 1 закон термодинамики для необходимого процесса, дополнительные формулы, если потребуются (для расчета внутренней энергии, работы, количества теплоты, газовые законы);
6. Провести математические преобразования и расчёты;
7. Проанализировать полученный результат и записать ответ.
В заключении урока отметим, что в данном состоянии термодинамическая система всегда обладает внутренней энергией. Но это не означает, что в этой системе содержится определённое количество теплоты или работы, ведь эти величины являются характеристиками изменения внутренней энергии системы в результате какого-либо процесса. А измениться внутренняя энергия на одно и то же значение может как за счёт совершения системой работы без теплообмена с окружающими телами, так и за счёт передачи окружающим телам какого-либо количества теплоты.
5. Формирование умений и навыков:
1. Идеальный газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, и совершил работу, равную 100 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?
А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж
2. Идеальный газ совершил работу, равную 100 Дж, и отдал количество теплоты, равное 300 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия?
А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж
3. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом внутренняя энергия уменьшилась на 300 Дж. Каково значение количества в этом процессе?
А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 300 Дж
Г. не отдавал и не получал теплоты.
4. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом его внутренняя энергия
А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 600 Дж
Г. получил 300 Дж
1. Б 2. В 3. Г 4В
Можно ли создать устройство “Вечный двигатель”?
|
|
|
Невозможность создания вечного двигателя - устройства, способного совершать неограниченное количество работы без затрат топлива или каких-либо других материалов. Если к системе не поступает теплота (Q=0), то работа A/ согласно первому началу термодинамики Q=A/ + U может быть совершена только за счёт убыли внутренней энергии: A/ = - U. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать.
Нельзя говорить, что в системе содержится определённое количество теплоты или работы. Как работа, так и количество теплоты являются величинами, характеризующими изменение внутренней энергии системы в результате того или иного процесса, и выражаются эти величины в джоулях. Внутренняя энергия системы может изменится одинаково как за счет совершения системой работы, так и за счёт передачи окружающим телам какого-либо количества теплоты. Например, нагретый воздух в цилиндре может уменьшить свою энергию остывая, без совершения работы. Но может потерять точно такое же количество энергии, перемещая поршень, без отдачи теплоты окружающим телам. Для этого стенки цилиндра и поршень должны быть теплонепроницаемыми.
Вывод: Невозможно создать “вечный двигатель”!
|
|
|
