МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА. ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122 УРОКИМОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА. ОСНОВИ ТЕРМОДІНАМІКИ(10 клас)

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122 ТЕРМОДИНАМІКА - розділ фізики, що вивчає найзагальніші властивості макроскопічних систем і способи передавання та перетворення енергії в таких системах. У термодинаміці вивчаються стани та процеси, для опису яких можна ввести поняття температури. ТЕРМОДИНАМІКА𝑬𝒑 − 𝒎𝒂𝒙  𝑬𝒌 − 𝒎𝒂𝒙  𝑬𝑷 +  𝑬𝒌  𝑬𝒌 = 0 𝑬𝒑 =𝟎 hm𝒈 𝝊 = 0 h - max 𝝊 𝝊 - max h = 0 𝑬𝒌 =𝟎  𝑬𝒑 =𝟎  1234 ВНУТРІШНЯ ЕНЕРГІЯ тіла - це енергія, яка укладена всередині самих макроскопічних тіл, вона складається з кінетичної енергії всіх атомів і молекул та потенціальної енергії їхньої взаємодії одна з одною. ВНУТРІШНЯ ЕНЕРГІЯ ІДЕАЛЬНОГО ГАЗУзалежить : тільки від його температурине залежить : від об'єму𝑈= 32∙ν∙𝑅∙𝑇= 32∙𝑃∙𝑉 - двохатомний газперетворюються. U U – внутрішня енергія [U] = 1 Дж ( джоуль ) в СІ𝑈= 52∙ν∙𝑅∙𝑇= 52∙𝑃∙𝑉 - одноатомний газ

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122 СПОСОБИ ЗМІНИ ВНУТРИШНЬОЇ ЕНЕРГІЇХІМІЧНІ РЕАКЦІЇМЕХАНІЧНА РОБОТАТЕПЛОПЕРЕДАЧАТеплопровідність – передача тепла частинками речовини. Конвекція – передача тепла потоками рідини або газу. Випромінювання – – передача тепла згустками енергіїQДЕФОРМАЦІЯУДАРТЕРТЯQQQQQQРеакції, що відбуваються з виділенням енергії (тепла), називаються екзотермічними. Реакції, що відбуваються з вбираннями енергії (тепла), називаються ендотермічними

ПЛАВЛіННЯТВЕРДІННЯВИПАРОВУВАННЯКОНДЕНСАЦІЯСУБЛІМАЦІЯДЕСУБЛІМАЦІЯQQQQQПОГЛИНАННЯПОГЛИНАННЯПОГЛИНАННЯВИПРОМІНЮВАННЯВИПРОМІНЮВАННЯQ = m · λ , де λ – питома теплота плавління(твердення) – таблична величина. Q = m · L , де L – питома теплота випаровування (конденсації) – таблична величиназворотній процесзворотній процесзворотній процестуман, різке похолодання. АГРЕГАТНІ СТАНИ РЕЧОВИНИ ( та фазові переходи)Q = m·с·( 𝒕𝟐 −𝒕𝟏 ) , де c – питома теплота нагріва(охолодження) – таблична величина зворотній процеснагрів охолодження. Q = m · q , де q – питома теплота згоряння – таблична величиназгоряння паливанезворотній процес. Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122 ТЕПЛОПЕРЕДАЧАКІЛЬКІСТЬ ТЕПЛОТИ — це фізична величина, що дорівнює енергії, яку тіло одержує або віддає під час теплопередачі. Q - кількість теплоти [Q] = 1 Дж ( джоуль ) в СІПИТОМА ТЕПЛОЄМНІСТЬ — це фізична величина, що дорівнює кількості теплоти, яку отримує тіло масою 1 кг під час нагрівання на 1 К. с - питома теплоємність [c] = 1 Дж∙кг. К( джоуль кілограм на кельвін) в СІ С – теплоємність тіла [С] = 1 Дж. К ( джоуль на кельвін) в СІ С = с· m  Q = С·( 𝒕𝟐 −𝒕𝟏 ) , де c – питома теплота нагріва(охолодження) – таблична величина Q = С·∆ 𝒕 Q = m·с·( 𝒕𝟐 −𝒕𝟏 ) , де c – питома теплота нагріва(охолодження) – таблична величина 𝑸𝟏+𝑸𝟐+𝑸𝟑+…+𝑸𝑵=𝟎 РІВНЯННЯ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСУQ < 0 випромінювання тепла , в рівнянні знак « - »Q > 0 поглинання тепла , в рівнянні знак « + »тільки в замкненій системі

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122                                                                                                                                                                                                                                                                                              Q, Дж. АВСДЕFKQMГРАФІК ЗАЛЕЖНОСТІ КІЛЬКОСТІ ТЕПЛОТИ ВІД ТЕМПЕРАТУРИ ПРИ ПЕРЕТВОРЕННІ ЛЬОДУ НА ПАРУ І НАЗАД. Нагрів льодуплавління. Нагрів водивипаровуванняконденсація. Нагрів пара. РNохолодження водитверденняохолодження водиохолодження льодуохолодження пара. T , K ( -𝟐𝟕𝟑       𝟎 С)  373 (𝟏𝟎𝟎𝟎 С) 273 (𝟎𝟎 С) 

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122 МЕХАНІЧНА РОБОТА В ТЕРМОДИНАМІКИВиконання роботи в термодинаміці пов’язане зі зміною об’єму термодинамічної системи. A' — робота сили F', що діє на газ з боку зовнішнього тіла (поршня) , A — робота, яку виконує сам газ, діючи на поршень із силою F . Згідно з третім законом Ньютона F' = - F.де p — тиск газу, а S — площа поршня. A = p·ΔV = p · (𝑽𝟐 − 𝑽𝟏) = 𝒎𝑴∙𝑹∙(𝑻𝟐−𝑻𝟏)A‘ = - A = - p · (𝑽𝟐 − 𝑽𝟏)  

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122{72833802-FEF1-4 C79-8 D5 D-14 CF1 EAF98 D9}НАЗВАСПІВВІДНОШЕННЯ МАКРО -ПАРАМЕТРІВЗАКОНГРАФІКИІЗОТЕРМІЧНИЙT = const𝒎 = const. Внутрішня енергія (U) не змінюється∆𝑼=𝟎. Тепло(Q), що надходить у систему при розширенні витрачається на роботу системи (А) зі збільшення об'єму. Q>0, A<0 Тепло(Q),яке випромінюється системою при стисненні, дорівнює роботі зовнішніх сил (А′) зі стиснення системи. Q<0, А′>0     𝑷𝟏 ; 𝑽𝟏 𝑷𝟐 ; 𝑽𝟐 V↑ P↓𝐓=𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭Ізотермічне розширення V↓ P↑𝐓=𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭Ізотермічне стиснення. Закон Бойля-Маріотта      𝑷𝟏 𝑽𝟏 = 𝑷𝟐 𝑽𝟐 P↑ 𝑉↓ або P↓ 𝑉↑І закон (початок)Термодинаміки:- розширення0 = 𝑸𝟏𝟐 - 𝑨𝟏𝟐′ - стиснення0 = -𝑸𝟐𝟏 + 𝑨𝟐𝟏′ ізотерма ЩО МОЖНА ВИЗНАЧИТИ ЗА ГРАФІКОМ{72833802-FEF1-4 C79-8 D5 D-14 CF1 EAF98 D9}НАЗВАСПІВВІДНОШЕННЯ МАКРО -ПАРАМЕТРІВЗАКОНГРАФІКИізотерма ЩО МОЖНА ВИЗНАЧИТИ ЗА ГРАФІКОМГеометричний зміст роботи: робота тіла чисельно дорівнює площі фігури під графіком залежності тиску від об’эму. A = S фігури. VPTVTP211212І закон (початок) термодинаміки: ІЗОТЕРМІЧЕСКИЙ ПРОЦЕС

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122{72833802-FEF1-4 C79-8 D5 D-14 CF1 EAF98 D9}НАЗВАСПІВВІДНОШЕННЯ МАКРО -ПАРАМЕТРІВЗАКОНГРАФІКИІЗОБАРНИЙР = const𝒎 = const. Внутрішня енергія (U) змінюється∆𝑼Тепло(Q), що надходить у систему при нагріві (розширенні) витрачається на зміну внуртрішньої енергії (∆𝑼) та  роботу системи (А) зі збільшення об'єму. Q>0, ∆𝑼>0, A<0 Тепло(Q),яке випромінюється системою при охолодженні (стисненні), дорівнює сумі зміни внутрішньої енеггії (∆𝑼)  та роботі зовнішніх сил (А′) зі стиснення системи. Q<0, ∆𝑼<0, А′>0  Т𝟏 ; 𝑽𝟏 Т𝟐 ; 𝑽𝟐 Т↑ V↑Р=𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭изобарний нагрев (розширення)Т↓ V↓Р=𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭изобарне охолодження (стиснення)Закон Гей - Люссака 𝑽𝟏𝑻𝟏= 𝑽𝟐𝑻𝟐 Т↑ 𝑽↑ або Т↓ 𝑽↓І закон (початок)Термодинаміки:- розширення∆𝑼𝟏𝟐 = 𝑸𝟏𝟐 - 𝑨𝟏𝟐′ - стиснення−∆𝑼𝟏𝟐= −𝑸𝟏𝟐 + 𝑨𝟏𝟐′ізотерма ЩО МОЖНА ВИЗНАЧИТИ ЗА ГРАФІКОМ{72833802-FEF1-4 C79-8 D5 D-14 CF1 EAF98 D9}НАЗВАСПІВВІДНОШЕННЯ МАКРО -ПАРАМЕТРІВЗАКОНГРАФІКИізотерма ЩО МОЖНА ВИЗНАЧИТИ ЗА ГРАФІКОМІ закон (початок) термодинаміки: ІЗОБАРНИЙ ПРОЦЕС VТPVPТ111222{D7 AC3 CCA-C797-4891-BE02-D94 E43425 B78}А′=𝒑∙∆𝑽∆𝑈= 23∙𝑝∙∆𝑉 А′= ν∙𝑹∙∆𝑻∆𝑈=23ν∙𝑹∙∆𝑻 А′= ν∙𝑹∙∆𝑻∆𝑈=23ν∙𝑹∙∆𝑻 ν = 𝑵𝑵𝑨 = 𝒎𝑴𝒓 , де    𝑵𝑨 - стала Авогадро R = 𝑵𝑨  · k = 6,02 · 𝟏𝟎𝟐𝟑 · 1,38 𝟏𝟎−𝟐𝟑 = 8,31 Джмоль ·К  

Курносова Н. Ф, вчитель фізики ХЗОШ№122{72833802-FEF1-4 C79-8 D5 D-14 CF1 EAF98 D9}НАЗВАСПІВВІДНОШЕННЯ МАКРО -ПАРАМЕТРІВЗАКОНГРАФІКИІЗОХОРНИЙV = const𝒎 = const. Внутрішня енергія (U) змінюється∆𝑼Тепло(Q), що надходить у систему при нагріві витрачається на збільшеннявнутрішній енергії системи Q>0, ∆𝑼>0 Тепло(Q),яке випромінюється системою при охолодженні, дорівнює величині зміни внутрішньої енергіїQ<0, ∆𝑼< 0  𝑻𝟏 ; 𝑷𝟏 𝑻𝟐 ; 𝑷𝟐 T↑ P↑ V =𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭Ізохорний нагрів T↓ P↓𝐕=𝐜𝐨𝐧𝐬𝐭Ізохорне охолодження. Закон Шарля𝑷𝟏 𝑻𝟏=𝑷𝟐 𝑻𝟐 Т↑ 𝑷↑ або Т↓ 𝑷↓І закон (початок)Термодинаміки:- нагрів∆𝑼𝟏𝟐 = 𝑸𝟏𝟐- охолодження−∆𝑼𝟏𝟐= −𝑸𝟏𝟐ізотерма ЩО МОЖНА ВИЗНАЧИТИ ЗА ГРАФІКОМ{72833802-FEF1-4 C79-8 D5 D-14 CF1 EAF98 D9}НАЗВАСПІВВІДНОШЕННЯ МАКРО -ПАРАМЕТРІВЗАКОНГРАФІКИізотерма ЩО МОЖНА ВИЗНАЧИТИ ЗА ГРАФІКОМІ закон (початок) термодинаміки: ІЗОХОРНИЙ ПРОЦЕС VТPVP111222∆𝑈= 23∙∆𝑝∙𝑉 ∆𝑈= 23ν∙𝑹∙∆𝑻 ∆𝑈= 23ν∙𝑹∙∆𝑻 Тν = 𝑵𝑵𝑨 = 𝒎𝑴𝒓 , де    𝑵𝑨 - стала Авогадро R = 𝑵𝑨  · k = 6,02 · 𝟏𝟎𝟐𝟑 · 1,38 𝟏𝟎−𝟐𝟑 = 8,31 Джмоль ·К