Физика 10 класс (Урок№24 - Первый закон термодинамики.)

Физика 10 класс (Урок№24 - Первый закон термодинамики.)

Цель: изучить первый закон термодинамики и его применение к различным процессам с идеальным газом.
Задачи:
- изучить первый закон термодинамики, понять сущность адиабатного процесса;
- установить, какие процессы называются обратимыми и необратимыми;
- применить первый закон термодинамики при решении задач.

мы узнаем:
- в чём заключается смысл первого закона термодинамики, адиабатного процесса и какие процессы называются обратимыми и необратимыми;
мы научимся:
- решать типовые задачи на вычисление термодинамических величин для различных процессов и на составление уравнения теплового баланса;
мы сможем:
- определять величину работы газа, изменение его внутренней энергии, приводить примеры проявления тепловых процессов в природе, быту и технике.

Закон сохранения энергии, записанный применительно к термодинамической системе, выглядит следующим образом:
Q=A′+ΔU,
где Q – количество теплоты, переданное системе;
A′ – работа системы (газа);
ΔU – изменение внутренней энергии системы (газа).
Сообщенное системе количество теплоты расходуется на совершение системой работы против внешних сил и изменение внутренней энергии системы.к системе тела, то работа газа считается отрицательной, работа внешних тел положительной и A=–A′.
Тогда первый закон термодинамики лучше написать в виде ΔU=Q+A.
Адиабатный процесс – процесс, протекающий без теплообмена, т.е. Q=0.
Тогда система может совершать работу либо за счёт уменьшения внутренней энергии(газ расширяется) A′=−ΔU
, либо за счёт работы внешних тел над системой(происходит сжатие газа) A=ΔU.
Уравнение теплового баланса:
Q1+Q2+Q3+Q4+...+Qn=0
Первый закон термодинамики не определяет направление тепловых процессов. Необратимыми называются такие явления, которые самопроизвольно протекают только в одном направлении; в обратном направлении они протекают только при внешнем воздействии.
Направление термодинамических процессов определяется вторым законом термодинамики. Первый и второй законы термодинамики позволяют сделать заключение о невозможности создания вечного двигателя I и II рода

Статистический характер второго закона термодинамики
Формулировка второго закона термодинамики: невозможно перевести тепло от менее нагретого тела к более нагретому телу при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих их телах (или невозможен процесс, единственным результатом которого является передача энергии в форме теплоты от тела менее нагретого, к телу более нагретому).
Статистический характер второго закона термодинамики
Состояние макроскопической системы (например, газ в баллоне) может быть реализовано огромным числом микросостояний (комбинацией в расположении молекул). Вероятность того, что первоначально находившийся в какой-либо части объёма газ весь снова соберется в какой-то момент времени в той же его части очень мала. А при очень большом числе частиц – ничтожно мала.
Вероятность обратимых процессов, наоборот, тем больше, чем меньше число частиц в системе. Поэтому справедливость второго закона термодинамики определяется достаточно большим объёмом и достаточно большим числом частиц системы.
Так, например, ничтожно мала (реально равна 0) вероятность того, что спокойно висящий маятник начнет раскачиваться в результате одновременного, направленного в одну сторону удара всех молекул воздуха, до какого-то момента, двигавшихся хаотично по всем сторонам