Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

Инженерлік-технологиялық факультет

(факультеттің атауы)

«Техникалық физика и жылуэнергетика» кафедрасы

(кафедраның атауы)

СӨЖ

(жұмыстың аты)

Мамандыққа кіріспе

(пән аты)

изохоралық, изобаралық, изотермалық, адиабаталық, политроптық Графиктер формулаларсы

(жұмыстың мақсаты)

Орындаған : ТЭ-517 тобы студенті Тексерген: Сейсенбаева М. К.

(Оқытушының аты-жөні)

Дүйсенбай Н

(қолы) (Студенттің аты-жөні)

(баға) (күні) (қолы) (күні)

Семей қ.

2015 ж

Мазмұны

Кіріспе3

1. Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану4

1. 1Изохоралық процесс. 4

1. 2Изобаралық процесс5

1. 3Изотермалық процесс6

1. 4Адиабаталық процесс7

Қортынды9

Пайдаланылған әдебиеттер10

Кіріспе

«Молекулалық физика» бөлімін оқып-үйренудің үлкен білім аларлық маңызы бар. Оқушылардың негізгі мектептің 7-9 сыныптарда алған бастапқы қарапайым мәліметтері (заттың құрылысы және қасиеттері, жылулық қүбылыстары және т. б. ) бағдарлы мектепте бөлімді оқыту кезінде қайталанады және оқушылар үшін жаңа мәліметтермен толықтырылады. Бұл бөлімде қарастырылтан негізгі ұғымдар мен шамалар молекуланың өлшемін, жылдамдығын, массасын өлшеудегі әдістер, заттың мөлшері және мольдік масса, оның өлшем бірлігі, бөлшектің концентрациясы, бөлшектің орташа квадратгық жылдамдығы, бөлшектің орташа кинетикалық энергиясы, термодинамикалық жүйе, жылулық тепе-теңдік, күй параметрлері, қысым, көлем, температура, жұмыс, жылу мөлшері, ішкі энергия. Негізінен жоғарғы сыныптағы молекулалық физика бөлімінде газдардың молекула-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуімен, термодинамикамен (жылулық құбылыстарды макроскопиялық деңгейде түсіндіретін) және төменгі сыныптарға қарағанда тереңірек газдардың, сүйықтардың және қатты денелердің қасиеттерімен танысады. Молекулалық физика бөліміндегі қүбылыстар: диффузия, жылу сыйымдылық, тұтқырлық, броундық қозғалыс, жылулық тепе-теңдік, заттың агрегаттық күйлерінің өзгеруі. Механика бөлімінен кейін молекулалық физика бөлімін оқудың өзінде үлкен бір мән жатыр. Өйткені бұл бөлімде оқушылар механикадағы қозғалыстан ерекше қозғалыспен танысады.

Молекулалық физика бөлімін оқытуда мұғалімнің негізгі мақсаты жылулық қозғалыстың механикалық қозғалыстан айырмашылығын түсіндіру кезінде динамика заңдарының қолдану шегін айқындау және де оқушыларды жылулық құбылыстар мен процестерді қарастаратын статистикалық және термодинамикалық әдістермен таныстыру. Бұл екі әдіс бір дененің күйін әр түрлі жолмен түсіндіргендіктен бірін-бірі толықтырады. Осыған байланысты мұғалім температура, ішкі энергия, идеал газ т. б. ұғымдарды термодинамикалық және статистикалық тұрғыдан олардың мазмұнын аша білуі керек.

1. Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану Термодинамиканың екiншi заңы. Термодинамиканың екiншi заңы энергетикалық түрленулердiң бар болу мүмкiндiгiнiң бағытын көрсетедi. Салқынырақ денеден ыстығырақ денеге жылуды тасымалдау, екi жүйеде де немесе қоршаған ортада бiр мезгiлде басқа өзгерiстер жасамайынша, мүмкiн емес.

Жылу двигателi. Iс-әрекетi жұмыс атқарушы дененiң механикалық энергиясын iшкi энергияға түрлендiруге негiзделген двигательдер жылу двигателдерi деп аталады (3. 6, 3. 7, 3. 8 - суреттер) .

Кез-келген дененiң (қыздырғыштың) iшкi энергиясын, қыздырғыштың жылуын басқа температурасы төменiрек денеге(тоңазтқышқа) бергенде ғана, яғни тек жылу алмасу процесi кезiнде ғана, iшiнара механикалық энергияға айналдыруға болады.

1. 1. Изохоралық процесс.

Изохоралық процесс - физикалық жүйеде тұрақты көлемде жүретін процесс. Ол термодинамикалық күй диаграммасында изохорамен кескінделеді. Изохоралық процессті көлемі өзгермейтін герметикалық (тұмшаланған) ыдыстағы газдар мен сұйықтықтарда жүзеге асыруға болады. Дене көлемінің өзгеруіне ішкі энергиясының өзгеруі жылудың жұтылуы не шығуы есебінен атқарылады. Температураның өзгеруіне байланысты газдың (сұйықтықтың) қысымы да өзгереді. Изохоралық процесс кезінде идеал газдың қысымы температураға пропорционал (Шарль заңы) болады. Нақты (идеал емес) газда Шарль заңы орындалмайды. Өйткені газға берілген жылудың белгілі бір бөлігі бөлшектердің өзара әсерлесу энергиясын арттыруға жұмсалады. Ал қатты денедегі изохоралық процессті атқару техникалық жағынан едәуір күрделі болып келеді. Сығылғыштығы өте аз қатты денедегі кез келген изотермалық процесті, бірнеше ондаған килобар қысымға дейін, изохоралық процесс деп есеп болады .

1-сурет

Изохоралық процесс. Бұл процесте газ көлемi өзгермейдi: V = const. Газдың iшкi энергиясының өзгерiсi оған берiлген жылу мөлшерiне тең: ΔU = Q. Егер газ қыздырылса, онда Q > 0 және ΔU > 0 - iшкi энергия ұлғаяды. Газды суытқан кезде: Q < 0 және ΔU < 0, оның iшкi энергиясы азаяды.

Ол термодинамикалық диаграммада изобарамен кескінделеді. Изобаралық процесстің қарапайым мысалына ашық ыдыстағы суды қыздыру, еркін қозғалатын поршені бар цилиндрдегі газдың ұлғаюы жатады. Бұл екі жағдайда да қысым атмосфералық қысымға тең. Изобаралық процесс кезінде идеал газдың көлемі температураға пропорционал болады (қ. Гей - Люссак заңы) . Изобаралық процессте, жүйенің жылу сыйымдылығы изохоралық процеске (тұрақты көлемде) қарағанда көбірек болады. Мысалы, идеал газ үшін.

1. 2. Изобаралық процесс

Изобаралық процессте идеал газдың жасайтын жұмысы p \Delta V -ге тең, мұндағы p - қысым, \Delta V -Изобаралық процесс - сыртқы тұрақты қысымда физикалық жүйеде өтетін процесс. Ол термодинамикалық диаграммада изобарамен кескінделеді. Изобаралық процесстің қарапайым мысалына ашық ыдыстағы суды қыздыру, еркін қозғалатын поршені бар цилиндрдегі газдың ұлғаюы жатады. Бұл екі жағдайда да қысым атмосфералық қысымға тең. Изобаралық процесс кезінде идеал газдың көлемі температураға пропорционал болады (қ. Гей - Люссак заңы) . Изобаралық процессте, жүйенің жылу сыйымдылығы изохоралық процеске (тұрақты көлемде) қарағанда көбірек болады. Мысалы, идеал газ үшін:Изобаралық процессте идеал газдың жасайтын жұмысы p \Delta V -ге тең. Изобаралық процесс. Изобаралық процесс кезiндегi газға берiлген жылу мөлшерi оның iшкi энергиясының бiрге өзгеруiне және қысым тұрақты болған кездей P = const жұмысты атқаруға шығындалады.

P- const. (1)

T↑, V↑ (2)

Q= ΔU+ A (3)

1. 3Изотермалық процесс Изотермалық процесс. Изотермалық процесс кезiнде газдың температурасы тұрақты болады (Т = const) және оның iшкi энергиясы өзгермейдi. Газға берiлген барлық жылу мөлшерi пайдалы жұмыс атқаруға жұмсалады: Q = А′. Газ белгiлi жылу мөлшерiн (Q > 0) алған кезде, ол оң жұмыс атқарады (А′ > 0) . Керiсiнше, егер газ қоршаған ортаға жылу берсе, онда оның атқарған жұмысы терiс болып саналады.

T= const. (4)

V↑, P↓ (5)

Q=A (6)

Идеал газ үшін ол жұмыстың шамасы мынаған тең:

$A = n k T \cdot ln(\frac{V_\mathrm{2}}{V_\mathrm{1}})$ (7)

мұндағы -газдағы бөлшектер саны, - абсолют температура, - Больцман тұрақтысы, және - газдың бастапқы және соңғы көлемдері.

Егер фазалық ауысу болмаса, онда изотермалық процесс кезінде қатты дененің және көптеген сұйықтықтардың көлемі өте аз өзгереді.

2- сурет

1. 4Адиабаталық процес

Адиабаталық процесс- қоршаған ортамен жылу алмаспайтын физикалық жүйеде өтетін термодинамикалық процесс. Адиабаталық процесс жылу өткізбейтін (адиабаталық) қабықшалармен қоршалған жүйелерде өтеді деп есептелінеді. Сыртқы орта мен жүйе арасында жылу алмасып үлгере алмайтындай уақытта тез өтетін процестер (жылу оқшаулағыш қабықшалары болмайтын) адиабаталық процесс ретінде қарастырылады. Оған мысалы, дыбыстың ауада таралуы, жылу қозғалтқыштарының цилиндрі ішіндегі газдың сығылуы (немесе ұлғаюы) т. б. жатады. Газ сығылғанда температура көтеріледі, ұлғайғанда - төмендейді. Адиабаталық процесс қайтымды және қайтымсыз процесс түрінде өтуі мүмкін.

V= const. (8)

T↑, P↑ (9)

Q=Δ (10)

Шинаны немесе допты үрлеу кезінде сорғының ауаны тез сығыуы салдарынан ол қызады. Газдың ішкі энергиясы оны сығатын сыртқы күштердің атқаратын жұмысы есебінен артады. Газдың тез ұлғаюы кезінде оның салқындау құбылысын бақылыуға болады. Ол үшін үлкен шыны бөтелкеге су құйып, түтін енгізеді және сорғы көмегімен оған айдайды. Бұл кезде бөтелкедегі судың жоқ болып кетуі булануы ондағы ауа температурасының жоғарлағаның дәлелі болып табылады. Бөтелкедегі ауа қысымының ауа берліктей артуы, оның тығының атылып кетуіне әкеледі. Ауа жылдам ұлғая отырып бөтелкеден шыға бастайды, ал бөтелкеде қалың тұман пайда болады, ол ұлғаю кезіндегі ауаның салқындағаның көрсетеді

. Газ ұлғайып, өзінің ішкі энергиясының кему есебінен жұмыс істейді. Тез сығылу немесе ұлғаю кезінде қоршаған ортамен жылу алмасып үлгермейтіндігі қарастырылған мысалдардан көрінеді. Бұл жағдайларда аз уақат аралығында Q=0 деп санап, бұл процестерді адиабаталық процесстер ретінде қарастырамыз. Мұнда термодинамиканың 1 заңы U+A=0 немесе U=-A түрінде өрнектеледі. Бұл адиабаталық процесс кезіндегі газдың сығылуы, оның ішкі энергиясының артуын тудыратынын және теріс жұмыс атқарлатының көрсетеді. Ұлғаю кезінде газдың ішкі энергиясы кемиді, оның есебінен оң жұмыс атқарылады.

U+A=0 (11)

Немесе

U=-A (12)

Адиабаталық процессті графикте адиабата деп аталады. Іштен жану қозғылтқыштарының цилиндіріндегі жану қоспасының поршеньмен сығылуын немесе ондағы отын жанғанда газ тәрізді өнімдерінің жылдам ұлғаюын адиабаталық процесстерге жатқызады. Оларға: бомба, снаряд, миналардың жарылыстары

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.