Опорні конспекти по темі " Теплота"

                                                                        Як наша прожила б планета,

                                                                       Як люди жили би на ній

                                                                    Без теплоти, магніту, світла

                                                                 І електричних променів?…

                                                                                 А. Міцкевич

Внутрішня енергія. Два способи змінення внутрішньої енергії тіла: механічна робота й теплообмін. Види теплообміну. Кількість теплоти.

Внутрішня енергія – сума кінетичної енергії хаотичного руху та потенціальної енергії взаємодії частинок, з яких складається тіло.

 Механічна робота

Внутрішня енергія  

             Теплообмін

Робота -  процес зміни внутрішньої енергії тіла

Теплообмін – процес зміни внутрішньої енергії за рахунок зміни температури  системи без виконання роботи над тілом або самим тілом.

                                               конвекція

Види теплообміну               теплопровідність

                                               випромінювання

Теплопровідність – вид теплообміну, зумовлений передаванням енергії від одного тіла до іншого, або від одних частин тіла до інших в результаті теплового руху та взаємодії частинок.

Конвекція – вид теплообміну, зумовлений перенесенням речовини – потоками газу або речовини.

Теплопровідники : метали

Ізолятори :скло, вода, повітря.

                                                      маса тіла

Кількість теплоти                       зміна температури

                                                      особливості речовини, з якої виготовлене тіло

                                        Q = cm  ( t₂ –t₁)

Розрахунок кількості теплоти при нагріванні (охолодженні) тіла.                     Питома теплоємність речовини.

Кількість теплоти – це енергія, яку тіло отримує( або віддає ) під час теплопередачі

                                                      маса тіла

Кількість теплоти                       зміна температури

                                                      роду  речовини, з якої виготовлене тіло

                                           Q = c m  ( t₂ –t₁)

Q>0;  t₂> t_1;  тіло нагрівається.

Q < 0; t₂ <t_1;  тіло охолоджується.

c-питома теплоємність речовини  - кількість теплоти, необхідна для нагрівання (охолодження) тіла масою один  кілограм на один градус Цельсія.

                                 c

Одиниці вимірювання   1Дж/кг ⁰ С

               Кристалічні тіла: плавлення й тверднення. Температура плавлення. Розрахунок кількості теплоти під час плавлення (тверднення) тіл. Питома теплота плавлення речовини.

Процес переходу речовини з твердого стану в рідкий називається плавленням.

Процес переходу речовини з рідкого стану в твердий називається твердненням або кристалізацією

Кристалічні тіла плавляться при певній температурі , яка називається температурою плавлення.

Температура плавлення різних речовин різна.

В процесі плавлення температура не змінюється (руйнується кристалічна решітка).

В процесі тверднення температура не змінюється (відновлюється кристалічна решітка).

Температура плавлення дорівнює температурі тверднення:

                                      t _плавл= t_тверд

             Q=   m                 =

• питома теплота плавлення (тверднення).

Одиниці вимірювання : Дж/кг

Пароутворення і конденсація. Випаровування. Кипіння. Температура кипіння. Розрахунок кількості теплоти під час пароутворення (конденсації). Питома теплота пароутворення.

  Процес переходу речовини з рідкого стану в газоподібний –випаровування.

  Перехід речовини з газоподібного стану в рідкий – конденсація.

(утворення хмар, туману, дощу, снігу.)

Випаровування – пароутворення з відкритої поверхні.

Відбувається при будь якій температурі, залежить від площі відкритої поверхні,від природи речовини та наявності вітру.

Чим вища температура, тим швидше відбувається випаровування.

Випаровування твердих тіл (нафталін, лід, кристалічний йод) називається сублімацією.

При випаровуванні температура тіла знижується, а при конденсації – підвищується.

Кипіння – пароутворення у всій масі рідини.

Температура, при якій рідина закипає – температура кипіння.

Вода – 100 ⁰С при нормальному атмосферному  тиску, в горах -80⁰С, в шахті – 104⁰С.

Чим більший тиск, тим менша температура кипіння.

                  Q= Lm;               L =;

L – питома теплота пароутворення(конденсації)

Одиниці вимірювання : Дж/кг

Тепловий баланс. Рівняння теплового балансу.

Згорання палива. Розрахунок кількості теплоти, яка виділяється внаслідок згорання палива. Питома теплота згорання палива.

   В ізольованій системі енергія передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. до того часу, поки температура не вирівняється.

  Алгебраїчна сума кількості теплоти, якою обмінюються тіла ізольованої системи в процесі теплопередачі, дорівнює нулю.

Q₁+ Q₂ + Q₃+ Q₄ =0; - рівняння теплового балансу

     Кількість теплоти, яка виділяється внаслідок повного згоряння палива, пропорційна  його масі:

Q= qm;              q =;

q – коефіцієнт пропорційності,  питома теплота згоряння палива, чисельно дорівнює кількості теплоти, яка виділяється внаслідок повного згоряння 1 кг палива.

    Коефіцієнт корисної дії нагрівника (ККД) – виражене у відсотках відношення кількості теплоти, витраченої на нагрівання, до кількості теплоти, виділеної під час згоряння палива.

                                  ККД =

                 Теплові двигуни. Принцип дії теплових двигунів. ККД теплового двигуна. Види теплових двигунів.

Холодильні машини. Кондиціонер. Теплові насоси

Теплові двигуни – машини, що перетворюють енергію палива у механічну енергію.

Роторні (парова і газова турбіна).

Поршневі (двигун внутрішнього згоряння, парова машина).

Робоче тіло – газ (ДВЗ, газова турбіна, реактивний двигун).

Робоче тіло – пара (парова турбіна і машина).

Нагрівник     Т₁;  Q₁;

                 Робоче тіло        Q₁-Q₂ = A

Холодильник ; Т₂; Q₂;

Т₁- абсолютна температура нагрівника;

Т₂ - абсолютна температура холодильника;

Q₁  - кількість теплоти, яку отримує робоче тіло від нагрівника;

Q₂  - кількість теплоти, яку забирає холодильник.

– співвідношення Карно.

Коефіцієнтом корисної дії теплового двигуна називають виражене у відсотках відношення роботи, виконаної двигуном, до кількості теплоти, що виділяється внаслідок згоряння палива.

ККД = 100%

ККД= – коефіцієнт корисної дії теплового двигуна

                                                  Підвищення температури нагрівника      

Шляхи підвищення ККД

                                                  Зниження температури холодильника

Використання:  транспорт, енергетика,сільське господарство, космонавтика.

Теплові двигуни та захист довкілля

1. удосконалення теплових двигунів;
2. використання енергоощадних технологій;
3. використання способів отримання енергії,які не потребують згоряння палива (атомні електростанції, вітроелектростанції, термоядерні).