Тепловые двигатели Учитель Кононов Геннадий Григорьевич СОШ 29 Славянский район Краснодарского края

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ U = Q + A вс Изменение внутренней энергии системы при переходе в новое состояние возможно за счет переданной теплоты или работы внешних сил Q = U + A г Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии и на совершение работы газом

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС – процесс при котором объём не изменяется (например, закрытый сосуд с газом)) V = 0 A = pV А = 0 U = Q Если газ получает теплоту, то его внутренняя энергия увеличивается и температура повышается. Если газ отдает теплоту, то наоборот.

– процесс, при котором температура не изменяется Т = 0 U = 1,5νRT U = 0 Q = A Если газ получает теплоту, то он совершает положительную работу и расширяется, если газ отдает теплоту, то его объем уменьшается ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

– процесс, проходящий при постоянном давлении (обычно при атмосферном) p = const T 0 V 0 Q = U + A Переданное газу количество теплоты идет на изменение температуры и объема газа ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС

АДИАБАТНЫЙ ПРОЦЕСС – процесс в теплоизолированной системе ( если процессы в системе протекают достаточно быстро, то заметного теплообмена не происходит) Q = 0 U = – A Примеры: а) накачивание камеры б) двигатель Дизеля г) охлаждение атмосферного воздуха

ЗАДАНИЕ 1 1. Первый закон термодинамики? 2. Формулы расчета количества теплоты? 3. От чего зависит знак Q, ΔU, A ? 4. Привести примеры, когда Q

ЗАДАНИЕ 2 Определить знак работы газа, изменения внутренней энергии и количества теплоты р р Т V A U Q p T V A U Q 0 Т 3-1 p T V Q = U + A A U Q

ЗАДАНИЕ 2 Определить знак работы газа, изменения внутренней энергии и количества теплоты р р Т V= A U Q p= T V A U Q 0 Т 3-1 p T= V Q = U + A A U Q

ЗАДАНИЕ 2 Определить знак работы газа, изменения внутренней энергии и количества теплоты р р Т V= A=0 U0 Q>0 0 Т 3-1 p T= V Q = U + A A < 0 U=0 Q

ЗАДАНИЕ 3 Т t 4 6 t t Дать название процесса с указанием агрегатного состояния, записать формулу например: Q 12 = mc т (t 2 – t 1 ) t1t1 1 11

1. Газ в сосуде сжали, совершив работу 30Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 25Дж. Получил газ теплоту или отдал и какое количество? 2. Идеальный газ получил количество теплоты 300Дж и совершил работу 100Дж. Как изменилась при этом его внутренняя энергия? 3. Каково изменение внутренней энергии газа, если ему передали количество теплоты 300Дж, а внешние силы совершили над ним работу 500Дж? 4. Газ в сосуде сжали, совершив работу 30Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 25Дж. Отдал газ тепло или получил извне и какое количество? ПРОВЕРКА ЗАДАЧ

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу. Основные виды: турбинные, поршневые (ДВС, двигатель Дизеля), реактивные. Используют работу расширения пара или газа

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ состоят из нагревателя, рабочего тела и холодильника

НАГРЕВАТЕЛЬ В роли нагревателя выступает топливо (газ, уголь, нефтепродукты). При сгорании, внутренняя энергия топлива превращается в тепло: Q H = qm Q H – теплота нагревателя (Дж) q – удельная теплота сгорания (табл) m – масса топлива (кг)

РАБОЧЕЕ ТЕЛО В качестве рабочего тела выступает водяной пар или газ, который при нагревании расширяется и совершает работу (перемещает поршень или вращает турбину) A = Q H - Q X

ХОЛОДИЛЬНИК После того как газ расширился и совершил работу, ему нужно снова принять первоначальный объем, поэтому он охлаждается, передавая тепло холодильнику. В роли холодильника выступает атмосфера или резервуар с водой (конденсатор)

К П Д Коэффициент полезного действия показывает какую часть от затраченной энергии (Q H ) составляет совершенная двигателем работа (А): Максимальное значение КПД

ЗАДАЧА Рассчитать максимальный КПД тепловой с температурами нагревателя 100ºС и 500ºС, а температура холодильника 25ºС Решение Т Н1 = = 373К Т Н2 =773К Т Х = 298К

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ §80,82 Повторить формулы

Список использованных источников 1. Интерактивное учебное пособие «Наглядная физика». МКТ и термодинамика. Издательство «Экзамен», Москва, С: Школа. Физика, 7–11. Библиотека наглядных пособий. Под. ред. Ханнанова Н.К.–М.: Дрофа Открытая физика [текст, рисунки] 4. ЕК ЦОР Тепловые машины ls/thermoCycles.html ls/thermoCycles.html 5. Степанова Г.Н. Сборник задач по физике 10 – 11 классы. – М: Просвещение, – 287 с. 6. Сайт «Открытая физика» collection.edu.ru/catalog/res/cf0d2a65-ba bf.../view/ 7. Тепловые двигатели Двигатель внутреннего сгорания ustrojstvo-i-princip-raboty-dvigatelja-vnutrennego-sgoranija-18- foto4-video.htmlhttp://fishki.net/auto/ ustrojstvo-i-princip-raboty-dvigatelja-vnutrennego-sgoranija-18- foto4-video.html