Указания по выполнению практической работы
Практическая работа № _3_
Тема: Решение задач по теме «Законы термодинамика»
Цель: формирование умений выполнения заданий с использованием формул термодинамики.
Уметь:
– применять законы термодинамики при решении задач;
– применять законы термодинамики для анализа технических устройств, способов повышения КПД двигателей.
Знать:
– законы термодинамики;
– способы изменения внутренней энергии, работы и теплоты;
– формулы расчета КПД тепловых двигателей.
Общие сведения
Законы термодинамики:
I.
|
изменение ее внутренней энергии ∆U и совершение системой работы А .
II. Не возможен процесс, при котором тепло самопроизвольно переходит от тел менее нагретых к телам более нагретым.
III. Абсолютный нуль не достижим, но можно к нему приблизиться.
| А – работа, Дж | ∆U- изменение внутренней энергии, Дж | Q- количество теплоты, Дж | ||||||
А = Р∙ ∆V =  ∙ R∙T= ν∙ R∙T
+ A - тело совершает работу
– A= A' - над телом совершают работу
| ∆U=  ∙  ∙ R∙∆T =
=  ∙∆T = 
| Q = ∆U -теплообмен
+Q – система получает тепло;
– Q - система отдает тепло.
С =  ;  - теплоемкость
| ||||||
A = N∙t
N = F∙ υ
t = 
A = Sф- Работа равна площади фигуры под графиком функции.
| Число степеней свободы молекулы i1 = 3 i2 = 5 in = 6 | 
 1) Т= const, Q=A
2) P= const, Q = ∆U + A
 3) V= const, Q = ∆U
4) Q= const, A = ∆U – адиабатный | ||||||
Ek =  ; Ep= m∙g∙h
| Qн, охл = 
Qп, конд = 
Q пл, кр= 
Q сгор= 
| |||||||
| U = Ек + Ер | Уравнение теплового баланса:
 = 
Количество теплоты, отданное всеми остывающимися телами, равно количеству теплоты, полученному всеми нагревающимися телами
| |||||||
| Θ –температура смеси | ||||||||
η=  ∙100% =  ∙ 100% =  ∙ 100% =  ∙100% =  ∙100% = (1-  )∙ 100% = (1-  )∙100%
|
Прежде чем приступить к работе ответьте на вопросы входного контроля:
1. Дополните предложение: Внутреннюю энергию системы можно изменить…
А) Только путем совершения работы.
Б) Только путем теплопередачи.
В) Путем совершения работы и теплопередачи.
Г) Среди ответов нет правильного.
2. Выберите ответ: Какой тепловой процесс изменения состояния газа происходит без теплообмена?
А) Изобарный.
Б) Изохорный.
В) Изотермический.
Г) Адиабатный.
3. Выберите единицу измерения внутренней энергии:
А) В
Б) Вт
В) %
Г) кДж
4. Выберите формулу по которой вычисляется работа в термодинамике?
А) А = I·U·t
Б) A = F·S
В) A = P· (V2 - V1)
5. Выберите в соответствии с каким законом Невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или окружающих телах. Это...
А) закон термодинамики
Б) закон термодинамики
Порядок выполнения работы:
1) Повторить формулировки: изотермических процессов, газовых законов,термодинамического процесса, внутренней энергии, способов изменения внутренней энергии, законов термодинамики;
2) Повторить основные формулы первого начала термодинамики, вычисления работы, изменения внутренней энергии, количества теплоты, КПД;
3) Разобрать задачи;
Ответьте на вопросы самоконтроля:
1. Выберите ответ:
Процесс, для которого первый закон термодинамики имеет вид: 0=A-Q называется:
А) адиабатный;
Б) изотермический;
В) изобарный;
Г) изохорный
2. Выберите, чем определяется внутренняя энергия тела?
А) объемом тела;
Б) скоростью движения и массой тела;
В) энергией беспорядочного движения частиц;
Г) энергией беспорядочного движения и взаимодействия частиц;
Д) энергией взаимодействия.
3. Какая физическая величина вычисляется по формуле:= 
∙ ∙ R∙∆T
А) потенциальная энергия одноатомного идеального газа;
Б) внутренняя энергия одноатомного идеального газа;
В) количество теплоты в идеальном газе;
Г) внутренняя энергия двухатомного идеального газа
4. Какие из приведенных ниже записей выражают энергию одноатомного идеального газа:
А) 
; Б) 
; В) 
5.Составьте последовательность процессов происходящих в двигателе внутреннего сгорания при его работе:
А) впрыскивание горючего
Б) открытие выпускного клапана
В) открытие впускного клапана
Г) сгорание горючей смеси
Д) рабочий ход
Задание на практическую работу
1) Определить расход дизельного горючего трактора Т – 4 за 1 час, если при КПД равного 25% он развивает мощность 81 кВт.
2) Внутренняя энергия идеального одноатомно газа с температурой 270С, равна 15 кДж. Определить количество молей в 6 кг данного газа.
3) В процессе изобарического расширения газа была совершена работа 400 Дж. При каком давлении совершался процесс, если объем газа изменился с 0,3 м3 до 600 л?
4) Какую работу совершил газ в процессе изобарического расширения при давлении 4∙ 105 Па, если его температура повысилась с 170С до 300 К, а объем достиг 4 л?
5) Найдите изменение внутренней энергии азота при изохорическом нагревании на 800С, если его масса 1 кг, а удельная теплоемкость при постоянном объеме равна 745 Дж/ кг∙К