Задача:

Ідеальному газу передали 200кДж теплоти, при цьому його температура підвищилася в 3 рази. Визначте роботу, виконану зовнішніми силами над газом, якщо його внутрішня енергія в початковому стані становила 50кДж.

Поміркуй!

1. За яких умов газ виконує роботу?
2. Від чого залежить робота газу?
3. Чи може робота бути від’ємною?
4. Як визначити роботу газу, використовуючи графік?
5. Де та як можна використовувати роботу газу?

Здатність газу виконувати роботу покладена в основу роботи теплових машин

Теплові машини

Умова виконання роботи в даному циклі – різні шляхи переходу газу з одного стану в інший

Оборотність теплових процесів:

Процеси, які самі по собі можуть відбуватися тільки в одному напрямку, називаються необоротними.

В природі

всі процеси

необоротні.

Будова теплової машини:

Робота А

Робоче тіло

Чи може теплота передаватися від холодильника до робочого тіла? �(Другий закон термодинаміки)

• Теплота не може сама собою переходити від менш нагрітого тіла до більш нагрітого

(1850р. Р.Клаузіус).

• Не можна побудувати машину, шо діє періодично, яка б неперервно перетворювала теплоту в роботу тільки внаслідок охолодження одного тіла

(1851р. У.Томсон).

​

Коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна називають відношення роботи, яку виконує двигун до кількості теплоти, одержаної від нагрівника�

ККД замкненого циклу

Q₁ – кількість теплоти,отримана від нагрівача Q₁>Q₂

Q₂ - кількість теплоти, віддана охолоджувачу Q ₂<Q ₁

A’ ⁼ Q ₁- |Q ₂| - робота, яку машина здійснює за цикл η < 1

Питання для самоконтролю:

• Чи може теплота передаватися від менш нагрітого тіла більш нагрітому? За яких умов це можливо
• Як визначити роботу теплової машини?
• Чому дорівнює ККД теплової машини?
• Чи може ККД дорівнювати 100%?

• Саді Карно (1796-1832) французький вчений, вперше обчислив максимальне значення ККД у праці “Роздуми про рушійну силу вогню і про машини, здатні розвивати цю силу».

В яких ізопроцесах виконується найбільша робота?

Цикл Карно

Теорема Карно:�

• ККД циклу Карно не залежить від вибору робочого тіла та конструкції машини і дорівнює ККД циклу Карно з ідеальним газом при тих самих граничних температурах.
• ККД необоротного циклу завжди менший ніж ККД циклу Карно в однакових температурних границях

​

Поняття про ентропію:

• Нерівність Клаузіуса:

​

​

• Ентропія (еволюція) – це параметр, який характеризує стан системи.
• Вона є кількісною мірою ступеню молекулярного безладу в системі.
• Зростання однорідності супроводжується зростанням ентропії

Закон зростання ентропії:

• Ентропія замкненої системи зростає у всіх реальних процесах.
• Всі реальні процеси супроводжуються вирівнюванням характеристик (зменшенням безладу)
• Наведіть приклади вирівнювання фізичних характеристик в відомих вам процесах.

​

​

​

​

Задача 1:

Задача 1:

Задача 1:

Задача 2

ККД теплової машини, що працює за циклом Карно, становить 25%. У скільки разів необхідно збільшити температуру нагрівника за незмінної температури холодильника, щоб збільшити ККД в 2 рази?

Задача 3*:

На швидкості 90км/год автомобіль розвиває потужність 30кВт, при цьому витрата палива становить 8л бензину на 100км шляху. Температура газу в циліндрі двигуна 1250К, а температура відпрацьованого газу 450К. Визначте, на скільки реальний ККД двигуна менший за ККД ідеальної теплової машини.

Домашнє завдання

• Опрацювати § 39, впр. 39, № 1-3
• Готуватися до тестування за темою.

Підготувати повідомлення:

• Будова та принцип дії парової турбіни
• Будова та принцип дії двигуна внутрішнього згорання
• Будова та принцип дії реактивного двигуна
• Будова та принцип дії холодильника
• Теплові двигуни та охорона навколишнього середовища