Термодинамиканың бірінші заңы және оны изопроцестерге қолдану.Термодинамиканың бірінші заңын изопроцестерге қолданбай тұрып, нақты мысалдарды қарастырамыз. Мысалы, калориметрдегі сулардың араласуы, суды спиртовка арқылы қыздыру немесе қатты денені соғу арқылы қыздыру жағдайларын тәжірибелер жасап, ішкі энергияның өзгерісі неге тең екенін талдау қажет. Одан ары идеал газдарға изопроцестерді қолдану мысалдарын қарастырамыз.
1) Изотермдік процесс.
Изотермдік процесте температура түрақты (T=const), сондықтан = 0, яғни ішкі энергия өзгермейді. Егерде жүйеге жылу мөлшері берілсе, онда газ ұлғайып жұмыс істейді. Істелген жұмыстаң шамасы 24-суреттегі изотермнің астындағы штрихталған ауданға тең Q=A'.
Егер газ жылу алса (Q>0), онда ол оң жұмыс атқарады, яғни А' >0, ал керісінше газ қоршаған ортаға жылу берсе, онда Q<0 және А' <0.
2) Изобарлық процесс. Идеал газды изобарлық қыздырған кезде, жүйеге берілген жылу мөлшері оиың энергиясын өзгертуге және тұрақты қысымда газды ұлғайтып жұмыс істеуге жұмсалады. Ұлғайған кездегі жұмыс оң (А' >0) және А' = р V формуласымен есептеледі. 25-суреттен жұмыстың мәні штрихталған төртбұрыштың ауданына тең екені көрініп тұр.
Б ұл процесте ішкі энергияның өзгерісі:
15-сурет 16-сурет
Изобарлық суыту кезінде жүйенің ішкі энергиясы кемиді. Жүйенің берген жылу мөлшері жүйенің ішкі энергиясын өзгертуге және сыртқы күштердің газды сығуына жұмсалады. Бұл жағдайда жылу мөлшері және жұмыс теріс, ал жүйенің ішкі энергиясы кемиді.
3) Изохорлык, процесс. Изохорлық процесте (сурет) көлем өзгермейді, сондықтан да газдың жұмысы нөлге тең, ал ішкі энергияның өзгерісі жылу мөлшеріне тең болады. = А.
Егер газ қызса, жылу мөлшері Q және ішкі энергияның өзгерісі оң таңбалы, яғни ішкі энергия артады, ал газды суытқанда жылу мөлшері Q<0 және < 0 теріс таңбалы ішкі энергия кемиді.
4) Адиабаттық процесс. Адиабаттық процесте (27-сурет) ортамен жылу алмасу болмайды, сондықтан да Q=0. Ал ішкі энергия тек жұмыс істеу арқылы өзгереді. Мұнда газ үлғайғанда оң жұмыс (А>0) істелді, ал оның ішкі энергиясы азаяды, демек газ суынады.
Газ сығылған кезде күштер оң, ал газ теріс жұмыс істейді. Жүйенің ішкі энергиясы артады, газ қызады. Суретте (27) адиабаттың және изотермнің графиктерінен, адиабаттық ұлғаю кезінде изотермдік ұлғаюмен салыстырғанда аз, ал адиабаттық сығылу кезінде көп екені көрініп тұр.
Бекітуге графиктік есептерді шығару арқылы оқушыларды формуладағы шамалардың таңбасын анықтауға, газ қыза ма, жүйе жылу мөлшерін ала ма, ішкі энергия арта ма, кеми ме, жұмыс істеле ме?- деген сүрақтарды талдау қажет.
Термодинамиканың бірінші заңын меңгеруге, есептеу есептерін шығару көмектеседі.
Қорытындысында термодинамиканың бірінші заңын изопроцестерге қолдану оқушылардың жылу қозғалтқыштарының жұмыс істеу принципін түсінулеріне негіз болады. Әрі мектеп оқушыларын жылу энергетикасының физикалық негізімен таныстырады.
Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша тест тапсырмалары және сұрақтар
1. Термодинамика негіздерінің құрылымын көрсетіңіз.
2. «Ішкі энергия», «жылу мөлшері» ұғымына ғылыми-әдістемелік талдау жасаңыз.
3. Идеал газдың ішкі энергиясы ұғымын қалыптастыру әдістемесін көрсетіңіз.
4. Термодинамиканың бірінші заңын оқыту әдістемесін көрсетіңіз.
1
|
№ 13
дәріс
|
|
Достарыңызбен бөлісу: |
