Күй функциясы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы УНИВЕРСИТЕТІ
КЕАҚ
Инженерлік - технологиялық факультеті
(факультет атауы)
Техникалық физика және жылуэнергетика кафедрасы

СӨЖ

Ішкі энергия. Жылудинамиканың III заңы (жұмыс тақырыбы)

Орындаған: Тексерген: ТФ-001 тобының студенті Жетекші: Шалаганова А.Н . Кенжебаева А. (Жетекшінің Т.А.Ә)
(студенттің аты, тегі)
_____ _______________ ________ _____________ (Баға)(Күні)(Қолы)(Күні)

Семей
2021

Жоспар:
I.Кіріспе ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
II.Негізгі бөлім
2.1. Ішкі энергия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
2.2. Жылудинамиканың III заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 0
III.Қорытынды ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
IV.Пайдаланылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 13

Кіріспе
Кез-келген макроскопиялық денеде оның микро күйіне байланысты энергия болады. Бұл энергия Ішкі деп аталады (u деп аталады). Бұл денені құрайтын микробөлшектердің қозғалысы мен өзара әрекеттесу энергиясына тең. Сонымен, идеалды газдың ішкі энергиясы оның барлық молекулаларының кинетикалық энергиясынан тұрады, өйткені бұл жағдайда олардың өзара әрекеттесуін елемеуге болады. Сондықтан оның ішкі энергиясы тек газ температурасынан (U ~ T) алынады.
Идеал газ моделі молекулалардың бір-бірінен бірнеше диаметр қашықтықта болатындығын қамтамасыз етеді. Сондықтан олардың өзара әрекеттесу энергиясы қозғалыс энергиясынан әлдеқайда аз және оны ескермеуге болады. Нақты газдарда, сұйықтықтарда және қатты заттарда микробөлшектердің (атомдар, молекулалар, иондар және т.б.) өзара әрекеттесуін елемеуге болмайды, өйткені бұл олардың қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді. Сондықтан олардың ішкі энергиясы микробөлшектердің жылу қозғалысының кинетикалық энергиясынан және олардың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясынан тұрады. Олардың ішкі энергиясы, t температурасынан басқа, V көлеміне де байланысты болады, өйткені көлемнің өзгеруі атомдар мен молекулалар арасындағы қашықтыққа, демек олардың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясына әсер етеді.
Ішкі энергия-бұл дене күйінің функциясы, оның температурасы T және V көлемімен анықталады. Ішкі энергия t температурасымен және оның күйін сипаттайтын V денесінің көлемімен анықталады: U = U (T, V) Дененің ішкі энергиясын өзгерту үшін микробөлшектердің жылу қозғалысының кинетикалық энергиясын немесе олардың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясын (немесе екеуін де бірге) өзгерту керек. Өздеріңіз білетіндей, мұны екі жолмен жасауға болады -- жылу алмасу арқылы немесе жұмыстың нәтижесінде. Бірінші жағдайда, бұл белгілі бір жылу мөлшерін Q -- ге беру арқылы жүреді; екіншісінде-a жұмысының орындалуына байланысты.
Осылайша, жылу мөлшері мен орындалған жұмыс дененің ішкі энергиясының өзгеру өлшемі болып табылады:
ΔU = Q + A.

-3-

Негізгі бөлім

2.1 Ішкі энергия
Ішкі энергияның өзгеруі дене берген немесе алған жылудың белгілі бір мөлшеріне немесе жұмыстың орындалуына байланысты болады. Егер тек жылу алмасу болса, онда ішкі энергияның өзгеруі белгілі бір жылу мөлшерін алу немесе қайтару арқылы жүреді: ΔU = Q. денені жылыту немесе салқындату кезінде ол тең болады:
ΔU = Q = cm (T2 -- T1) = cmΔT.
Қатты заттардың еруі немесе кристалдануы кезінде ішкі энергия микробөлшектердің өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясының өзгеруіне байланысты өзгереді, өйткені зат құрылымында құрылымдық өзгерістер болады. Бұл жағдайда ішкі энергияның өзгеруі дененің балқу (кристалдану) жылуына тең: ΔU -- Qпл = λm, мұндағы λ -- қатты дененің балқу (кристалдану) нақты жылуы. Сұйықтықтың булануы немесе будың конденсациясы сонымен қатар булану жылуына тең ішкі энергияның өзгеруіне әкеледі: ΔU = Qp = rm, мұндағы r -- сұйықтықтың булану (конденсация) меншікті жылуы.
Механикалық жұмыс нәтижесінде дененің ішкі энергиясының өзгеруі (жылу алмасусыз) осы жұмыстың мәніне сандық тең: ΔU = A. Егер ішкі энергияның өзгеруі жылу алмасуына байланысты болса, онда ΔU = Q = cm(T2 -- T1) немесе ΔU = Qpl = λm немесе ΔU = Qp= rm.
Дененің ішкі энергиясы-бұл атомдардың, молекулалардың немесе оны құрайтын басқа бөлшектердің жылу қозғалысының кинетикалық энергиясының және олардың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясының қосындысы; термодинамикалық тұрғыдан алғанда, бұл оның макропараметрлерімен -- t температурасы мен V көлемімен нақты анықталатын дене күйінің (денелер жүйесінің) функциясы. Сонымен, ішкі энергия-бұл оның ішкі күйіне байланысты жүйенің энергиясы. Ол жүйенің барлық микробөлшектерінің (молекулалар, атомдар, иондар, электрондар және т.б.) жылу қозғалысының энергиясынан және олардың өзара әрекеттесу энергиясынан тұрады. Ішкі энергияның толық мәнін анықтау іс жүзінде мүмкін емес, сондықтан жылу беру мен жұмысты орындау нәтижесінде пайда болатын ΔU ішкі энергиясының өзгеруін есептеңіз. Дененің ішкі энергиясы жылу қозғалысының кинетикалық энергиясының және оны құрайтын микробөлшектердің өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясының қосындысына тең.
-4-
Монатомды идеалды газдың ішкі энергиясы
Идеал газ бөлшектерінің өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясы нөлге тең (идеал газ моделінде біз бөлшектердің қашықтықтағы өзара әрекеттесуін елемейтінімізді еске саламыз). Сондықтан монатомиялық идеалды газдың ішкі энергиясы оның атомдарының қозғалысының трансляциялық жалпы кинетикалық энергиясына дейін азаяды (полиатомдық газда молекулалардың айналуы мен молекулалардың ішіндегі атомдардың ауытқуын ескеру қажет). Бұл энергияны N газ атомдарының санын бір атомның E орташа кинетикалық энергиясына көбейту арқылы табуға болады. Идеал газдың ішкі энергиясы (массасы мен химиялық құрамы өзгермейді) тек оның температурасының функциясы екенін көреміз. Нақты газда, сұйықтықта немесе қатты затта ішкі энергия көлемге де байланысты болады -- өйткені көлем өзгерген кезде бөлшектердің өзара орналасуы және нәтижесінде олардың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясы өзгереді.
Күй функциясы
Ішкі энергияның маңызды қасиеті-бұл термодинамикалық жүйенің күйінің функциясы. Атап айтқанда, ішкі энергия жүйені сипаттайтын макроскопиялық параметрлер жиынтығымен нақты анықталады және жүйенің "тарихына", яғни жүйенің бұрын қандай күйде болғанына және оның қандай күйде болғанына байланысты емес. Сонымен, жүйе бір күйден екінші күйге ауысқан кезде оның ішкі энергиясының өзгеруі жүйенің бастапқы және соңғы күйлерімен ғана анықталады және бастапқы күйден соңғы күйге өту жолына тәуелді емес. Егер жүйе бастапқы күйіне оралса, онда оның ішкі энергиясының өзгеруі нөлге тең болады.
Тәжірибе көрсеткендей, дененің ішкі энергиясын өзгертудің екі әдісі бар:
* механикалық жұмысты орындау;
* жылу беру.
Ішкі энергияның өзгеруі: жұмыс
Егер жұмыс денеде жасалса, онда дененің ішкі энергиясы артады. Мысалы, балғамен ұрғаннан кейін тырнақ қызады және аздап деформацияланады. Бірақ температура-бұл дене бөлшектерінің орташа кинетикалық энергиясының өлшемі. Тырнақты жылыту оның бөлшектерінің кинетикалық энергиясының жоғарылауын көрсетеді: іс жүзінде бөлшектер балғамен соғудан және тырнақтың тақтаға үйкелісінен тездетіледі.

-5-
Деформация-бұл бөлшектердің бір-біріне қатысты жылжуынан басқа ештеңе емес; соққыдан кейін тырнақ сығымдау деформациясын сезінеді, оның бөлшектері бір-біріне жақындайды, олардың арасында серпімді күштер артады және бұл тырнақ бөлшектерінің потенциалдық энергиясының артуына әкеледі. Сонымен, тырнақтың ішкі энергиясы артты. Бұл оның жұмысының нәтижесі болды-балғамен және тақтаға үйкеліс күшімен жұмыс жасалды.
Егер жұмысты дененің өзі жасаса, онда дененің ішкі энергиясы төмендейді.
Мысалы, поршень астындағы жылу оқшауланған ыдыстағы Сығылған ауа кеңейіп, белгілі бір жүктемені көтерсін, осылайша жұмыс жасаңыз (жылу оқшауланған ыдыстағы процесс адиабат деп аталады. Термодинамиканың бірінші заңын қарастырған кезде адиабаттық процесті зерттейміз). Мұндай процесс барысында ауа салқындатылады-оның молекулалары қозғалатын поршеньге соққы беріп, оған кинетикалық энергияның бір бөлігін береді. (Дәл солай футболшы тоқтату арқылы аяқпен жылдам ұшқыр доп, ж е ол қозғалысты доп және гасит оның жылдамдығы.) Сондықтан ауаның ішкі энергиясы төмендейді. Осылайша, ауа өзінің ішкі энергиясының есебінен жұмыс істейді: кеме жылу оқшауланғандықтан, кез-келген сыртқы көздерден ауаға энергия ағыны болмайды және ауа тек өз қорларынан жұмыс жасау үшін энергия ала алады.

Ішкі энергияның өзгеруі: жылу беру
Жылу беру-бұл ішкі энергияның ыстық денеден суыққа ауысу процесі, механикалық жұмысты орындаумен байланысты емес. Жылу беру денелердің тікелей байланысы арқылы немесе аралық орта арқылы (және тіпті вакуум арқылы) жүзеге асырылуы мүмкін. Жылу беру жылу алмасу деп те аталады. Жылу берудің үш түрі бар: жылу өткізгіштік, конвекция және жылу сәулеленуі.Барлық денелер ішкі энергияға ие - жер, тастар, бұлттар. Алайда олардың ішкі энергиясын алу өте қиын, кейде мүмкін емес. Адамның қажеттіліктеріне тек кейбір "жанғыш" және "ыстық" денелердің ішкі энергиясын қолдануға болады.оларға мыналар жатады: мұнай, көмір, жанартаулардың жанындағы ыстық бұлақтар, жылы теңіз ағындары және т. б. аталған денелердің ішкі энергиясын механикалық энергияға айналдыруды қолданудың бір мысалын қарастырайық. Ішкі жану қозғалтқыштарын қолдану өте алуан түрлі: олар ұшақтарды, Кемелерді, автомобильдерді, тракторларды, тепловоздарды басқарады. Қуатты ішкі жану қозғалтқыштары өзен және теңіз кемелеріне орнатылады. Жанармай түріне сәйкес ішкі жану қозғалтқыштары сұйық отын мен газ қозғалтқыштарына бөлінеді.
-6-
Цилиндрді жаңа зарядпен толтыру әдісіне сәйкес - 4 және 2 соққы. Отын мен ауадан жанғыш қоспаны дайындау әдісіне сәйкес-сыртқы және ішкі қоспасы бар қозғалтқыштарға. Бар: сұйық және газ, сыртқы (карбюраторлы қозғалтқыштар) және ішкі (дизельді) қоспалар, поршеньдік және турбиналық, реактивті және аралас ішкі жану қозғалтқыштары. Сыртқы қоспасы бар ішкі жану қозғалтқышында (карбюраторлы қозғалтқыштар) цилиндрдегі жұмыс қоспасын тұтату электр ұшқынымен жүзеге асырылады. Ішкі қоспа түзетін қозғалтқыштарда (дизельдерде) отын оны жоғары температураға дейін қыздырылған Сығылған ауаға енгізген кезде өздігінен тұтанады.
Жұмыс циклі-бұл цилиндрде белгілі бір ретпен қайталанатын процестер жиынтығы. Төрт соққылы қозғалтқышта жұмыс циклі төрт циклмен жүзеге асырылады: қабылдау, қысу, жұмыс соққысы (жану және кеңейту) және босату, немесе басқаша айтқанда, иінді біліктің екі айналымы үшін.
Цилиндрдің жұмыс көлемі Vр - поршеньді б. з. д. б. м. т. қозғалу кезінде босататын көлем. Индикаторлық қуат-қозғалтқыш цилиндрлерінде отын жанған кезде кеңейетін газдармен дамитын қуат (шығындарды есепке алмағанда). Тиімді қуат-иінді біліктің ұшқышында алынған қуат. Ол қозғалтқыштағы үйкеліске және оның қосалқы тетіктері мен аспаптарын қозғалысқа келтіруге жұмсалатын шығындарға байланысты индикаторлық көрсеткіштен 10-15% - ға аз.
Литрлік қуат-бұл цилиндрлік қозғалтқыштың жұмыс көлемінің (литражының) бір литрінен ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.