Тема 2.4. Основы термодинамики.

Основные понятия и термины по теме:

Внутренняя энергия. Термодинамика. Теплопередача. Теплопроводность. Излучение. Конвекция. Первый закон термодинамики.

План изучения темы:

1. Термодинамика.

2. Внутренняя энергия.

3. Работа в термодинамике.

4. Виды теплопередачи.

5. Первый закон термодинамики.

Краткое изложение теоретических вопросов:

Термодинамика – это теория тепловых явлений, не рассматривающая микропроцессы, лежащие в их основе.

Внутренняя энергия – это энергия хаотического движения микрочастиц системы и энергия взаимодействия этих частиц. к внутренней энергии не относятся кинетическая и потенциальная энергии системы как целого (во внешних полях).

,

Работа в термодинамике – это работа сил, приложенных к внешним телам со стороны рассматриваемой системы при её деформации. Работа совершается только при изменении объёма.

Процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы называется теплопередачей. Эта энергия есть количество теплоты.

Теплопередача бывает 3 видов:

1. Теплопроводность – явление передачи внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. Теплопроводность у различных веществ различна.
2. Излучение – явление переноса энергии с помощью электромагнитных волн. Чем выше температура, тем больше энергии передаётся излучением.
3. Конвекция – явление переноса энергии струями жидкости или газа. (нагревание снизу). Конвекция бывает естественной и вынужденной.

Первый закон ТД утверждает, что внутренняя энергия определяется только состоянием системы, причём изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе: .

Если при нагревании газ расширяется и при этом совершает работу, то первый закон термодинамики можно сформулировать: количество теплоты, переданное газу, равно сумме изменения его внутренней энергии и работы, совершённой газом.

Работа газа и работа внешних сил при медленной деформации газа равны по модулю и имеют противоположный знак:

.

В первом законе термодинамики количество теплоты Q – это модуль количества теплоты. Следовательно, надо учитывать знак «+» перед этой величиной, если система получает энергию в ходе теплопередачи, и наоборот, знак «-», если система отдаёт энергию при теплопередаче. Если система состоит из нескольких тел, между которыми есть теплообмен, а теплообменом с внешней средой можно пренебречь, то можно записать уравнение теплового баланса: количество теплоты, отданное одними телами системы равно количеству теплоты, полученному другими телами системы от первых.

Лабораторные работы – «не предусмотрено»

Практические занятия: