» » » Основы термодинамики Решение задач

Презентация на тему Основы термодинамики Решение задач


Здесь Вы можете скачать готовую презентацию на тему Основы термодинамики Решение задач. Предмет презентации: Физика. Красочные слайды и илюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого презентации воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать презентацию - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 26 слайдов.

Слайды презентации

Слайд 1
Решение задач по теме «Основы термодинамики» Автор: Бронникова Елена Владиславовна МОУ гимназия № 111 Калининского района городского округа город Уфа
Слайд 2
Цели урока: 1. Повторить основные формулы. 2. Научиться применять полученные знания для решения задач. 3. Провести анализ полученных результатов.
Слайд 3
Основные формулы 2. Внутренняя энергия 1. Уравнение состояния идеального газа (Менделеева – Клапейрона) одноатомного газа двухатомного газа 3. Работа газа 4. Работа внешних сил
Слайд 4
5. Количество теплоты при нагревании и охлаждении при горении при плавлении и кристаллизации при парообразовании и конденсации Основные формулы
Слайд 5
6. Первый закон термодинамики 7. КПД тепловых двигателей Основные формулы
Слайд 6
Задача 1. В стальном баллоне находится гелий массой 0,5 кг при температуре 10 0 С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 30 0 С? Дано: “ СИ ” Решение. m = 0 ,5 кг t 1 = 10 0 С T 1 = 283 0 K t 2 = 30 0 C T 2 = 303 0 K M = 4*10 -3 кг/моль R = 8,31 Дж/моль К Δ U - ? Найдём изменение внутренней энергии: Ответ: Δ U =31,2 Дж.
Слайд 7
Задача 2. Какова внутренняя энергия 5 моль кислорода при 10 0 С? Дано: “ СИ ”  = 5 моль t = 10 0 C 283 0 K R = 8,31 Дж/моль К U - ? Решение. Кислород О 2 – двухатомный газ. - количество вещества. Ответ: U = 1,04 кДж
Слайд 8
Задача 3. Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объёмом 50 м 3 при давлении 60 кПа? Дано: “ СИ ” Решение. V = 50 м 3 р = 80 кПа 8 ∙ 10 4 Па U - ? - уравнение Менделеева- -Клапейрона Ответ: U = 6 МДж
Слайд 9
Задача 4. На рисунке приведён график зависимости давления газа от объёма. Найдите работу газа при расширении. Дано: Найти: А ' -? Решение. Газ расширяется изобарно, поэтому работа газа: А ' = p Δ V = p(V 2 – V 1 ). Значения р, V 1 и V 2 найдём из графика: р = 7∙10 5 Па V 1 = 2∙10 -3 м 3 V 2 = 9∙10 -3 м 3. Тогда: Ответ: А ‘ = 4,9 кДж
Слайд 10
Задача 5. Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 4 так, как показано на рисунке. Вычислите работу, совершаемую газом. Дано: Найти: А ‘ - ? Решение. Ответ: А ‘ = 2,4 кДж.
Слайд 11
Задача 6. Какую работу совершает идеальный газ в количестве 2 моль при его изобарном нагревании на 5 0 С? Дано: “С И ” Решение.  = 2 моль p = const Δ t = 5 0 C Δ T = 5 0 K R = 8,31 Дж/мольК А ‘ - ? Ответ : А ‘ = 83,1 Дж
Слайд 12
Задача 7. Для приготовления ванны вместимостью 200 л смешали холодную воду при температуре 10 0 С с горячей водой при температуре 60 0 С. Какие объёмы той и другой воды надо взять, чтобы температура установилась 40 0 С? Дано: “ СИ ” V = 200 л 0,2 м 3 t 1 хол = 10 0 С T 1хол = 283 0 К t 2гор = 60 0 С T 2гор = 333 0 K t = 40 0 C T = 313 0 K ρ = 10 3 кг/м 3 с = 4200Дж/кг 0 К V 1 - ? V 2 - ? Примечание: холодную и горячую воду можно рассматривать как замкнутую систему тел, так как при данных условиях нет теплообмена с окружающей средой.
Слайд 13
Решение. Количество теплоты, полученное холодной водой: Количество теплоты, отданное горячей водой: или Уравнение теплового баланса: Ответ: V 1 = 80 л V 2 = 120 л
Слайд 14
Задача 8. В сосуд, содержащий воду массой 1,5 кг при температуре 15 0 С, впускают водяной пар массой 200 г при температуре 100 0 С. Какая общая температура установится после конденсации пара? Дано: “ СИ ” Решение. m 1 = 1,5 кг m 2 = 200 г 0,2 кг t 1 = 15 0 C 288 0 К t 2 = 100 0 C 373 0 К c = 4200 Дж/кг ∙ 0 К r = 2,3 ∙10 6 Дж/кг t - ? 100 0 С 15 0 С t Q 1 Q 2 Q 3 Количество теплоты, выделившееся при конденсации пара: Количество теплоты, выделившееся при охлаждении воды, полученной из пара: Количество теплоты, полученное холодной водой:
Слайд 15
Запишем уравнение теплового баланса: или Преобразуем выражение и выразим конечную температуру t. Ответ: t = 57 0 C
Слайд 16
Задача 9. При изотермическом расширении идеальным газом совершена работа 15 кДж. Какое количество теплоты сообщено газу? Дано: “ СИ ” Решение. А ‘ = 15 кДж 1,5∙10 4 Дж Т = const Q - ? По I закону термодинамики: При изотермическом процессе (Т = const) внутренняя энергия газа не меняется, то есть Тогда газ совершает механическую работу за счёт сообщенного ему количества теплоты: Таким образом, газу сообщено количество теплоты, равное Ответ: Q = 15 кДж.
Слайд 17
Задача 10. В закрытом баллоне находится газ. При охлаждении его внутренняя энергия уменьшилась на 500 Дж. Какое количество теплоты отдал газ? Совершил ли он работу? Дано: Решение.  Δ U = - 500 Дж  Q - ? А ‘ - ? Газ находится в закрытом баллоне, следовательно, объём газа не меняется, то есть V = const и Δ V = 0. Газ работу не совершает, так как По I закону термодинамики Таким образом, при изменении внутренней энергии газ отдаёт количество теплоты, равное (знак «-» показывает, что газ выделяет количество теплоты). Ответ: Q = -500 Дж; А ‘ = 0.
Слайд 18
Задача 11. Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 400 моль, на 300 0 К ему сообщили количество теплоты 5,4 МДж. Определите работу газа и изменение его внутренней энергии. Дано: “ СИ ” Решение.  р = const  = 400 моль Δ Т = 300 0 К Q = 5 ,4 МДж 5,4∙10 6 Дж  А ‘ - ? Δ U - ? Запишем первый закон термодинамики: Работа газа при постоянном давлении: Изменение внутренней энергии системы: Ответ: А ‘ = 1МДж; Δ U = 4,4 МДж.
Слайд 19
Задача12. Найти работу тепловой машины за один цикл, изображенный на рисунке. Решение. Работа газа численно равна площади прямоугольника 1234: Ответ :
Слайд 20
Задача 13. Какую работу – положительную или отрицательную – совершает газ за один цикл (см. рисунок)? На каких участках количество теплоты поглощается, отдаётся? Решение. Перенесём этот график на диаграмму р( V) . 1 →2: T=const, p↑ → V↓ - изотермическое сжатие. 2→3: p=const, T↑ → V↑ - изобарное расширение. 3→1: p↓ и T↓ → V=const – изохорное охлаждение. С помощью диаграммы р( V) определим работу газа. А = р Δ V. Работа равна площади фигуры, ограниченной графи- ком процесса, осью OV и прямыми V=V 1 и V=V 2 . Таким образом за один цикл газ совершает положительную работу. Газ поглощает количество теплоты на участке 2 →3 (при расширении), отдаёт количество теплоты при сжатии – участок 1→2 и при охлаждении – участок 3→1. Ответ: А ‘ > 0; Q 23 > 0; Q 12 < 0; Q 31 < 0.
Слайд 21
Задача 14. Тепловой двигатель получает от нагревателя за одну секунду 7200 кДж теплоты и отдаёт холодильнику 5600 кДж. Каков КПД теплового двигателя? Дано: “ СИ ” Решение. Q 1 = 7200 кДж 7,2 ∙ 10 6 Дж Q 2 = 5600 кДж 5,6 ∙ 10 6 Дж η - ? По определению КПД тепловой машины: Ответ: η = 22%.
Слайд 22
Задача 15. Идеальная тепловая машина получает от нагревателя, температура которого 500 0 К, за один цикл 3360 Дж теплоты. Найти количество теплоты, отдаваемое за один цикл холодильнику, температура которого 400 0 К. Найти работу машины за один цикл. Дано: Т 1 = 500 0 К Q 1 = 3360 Дж Т 2 = 400 0 К Q 2 - ? A ‘ -? Решение. или Работа машины за один цикл: ; Ответ: Q 2 = 2688 Дж; А ‘ = 672 Дж.
Слайд 23
Задача 16. Какое максимальное теоретически возможное значение КПД может иметь турбина, в которой используют пар с температурой 600 0 С, а отвод тепла осуществляется с помощью речной воды, обеспечивающей холодильнику температуру 27 0 С? Каковы основные пути повышения КПД тепловых машин? Дано: “ СИ ” Решение. t 1 = 600 0 C 873 0 K t 2 = 27 0 C 300 0 K η - ? Основной способ увеличения КПД – повышение температуры нагревателя Т 1 и понижение температуры холодильника Т 2 . Ответ: η мах = 66%.
Слайд 24
Задача 17. В паровой турбине расходуется дизельное топливо массой 0,35 кг на 1 кВт ∙ч мощности. Температура поступающего в турбину пара 250 0 С, температура холодильника 30 0 С. Вычислите фактический КПД турбины и сравните его с КПД идеальной тепловой машины, работающей при тех же температурных условиях. Дано: “ СИ ” Решение. А ‘ = 1 кВт∙ч 1∙10 3 Вт ∙ 3600с = 3,6 ∙ 10 6 Дж m = 0,35 кг q = 42∙10 6 Дж/кг t 1 = 250 0 С T 1 = 523 0 K t 2 = 30 0 C T 2 = 303 0 K η - ? ηmax - ? Для реальной тепловой машины: где q – удельная теплота сгорания топлива. КПД идеальной тепловой машины:
Слайд 25
Желаю успеха в самостоятельном решении задач!
Слайд 26
Литература 1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б.,Сотский Н.Н. Физика 10 класс. – М.: Просвещение, 2007. – 365 с. 2. Касьянов В.А. Физика 10 класс. – М.: Дрофа, 2006. – 410 с. 3. Волков В.А. Поурочные разработки по физике. 10 класс. – М: Вако, 2006. – 400 с. 4. Рымкевич А.П. Задачник 10 – 11 классы. – М.: Дрофа, 2004. – 188 с. 5. Степанова Г.Н. Сборник задач по физике 10 – 11 классы. – М: Просвещение, 2003. – 287 с. 6. Власова И.Г. Решение задач по физике. Справочник школьника. – М.: «Слово», 1997. – 640 с.

Другие презентации по физике



  • Яндекс.Метрика
  • Рейтинг@Mail.ru