ТЕРМОДИНАМИКА НИГЕЗЛӘРЕ

10 НЧЫ СЫЙНЫФ

 

Тема: Термодинамиканың беренче законын төрле процессларга карата куллану.

Максат: 1. Физик зурлыклардан берсе үзгәрешсез калган төрле процессларны тикшерү. 

2. Термодинамиканың беренче законын мәсьәләләр  чишү күнекмәләрен үстерүдә куллану.

3. Термодинамиканың беренче законын файдаланып, төрле процессларның характеры турында нәтижә ясау.

Җиһазлар: пешкәге бик тыгыз беркетелгән  үтә күренмәле цилиндр, мамык, эфир, плакат (дизель двигателе)

Дәрес  барышы

1. Энергия саклану һәм термодинмиканың беренче законын актуальләштерү.

Сораулар: а) Термодинамиканың беренче законы ничек әйтелә?

б) Нинди очракта эчке энергия үзгәреше тискәре була ?                                                                                            

в) Ни өчен система билгеле бер эчке энергиягә ия булган дип әйтергә ярый, ләкин аның билгеле бер микъдарда җылылык яки эш запасы бар дип әйтергә ярамый?

 

2. Система идеаль газдан гыйбәрәт булганда термодинамиканың беренче законын куллану.      

 Изохор процесс. Изохор процесста газның күләме үзгәрми һәм шуңа күрә газның эше нульгә тигез була.             

Q = Δ U+ A  формуласы буенча

ΔU = Q

      Әгәр газ җылынса, газның эчке энергиясе арта. Газ суынганда, эчке энергиясе кими.

Изотермик процесс.  Изотермик процесста (T= const) идеаль газның эчке энергиясе үзгәрми. Газга бирелгән барлык җылылык микъдары эш башкаруга китә:

Q =A

Әгәр газ җылылык алса, ул уңай эш башкара. Киресенчә әйләнә - тирәгә җылылык бирсә, тышкы көчләрнең газга карата башкарган эше уңай.

Изобар процесс. Изобар процесста газга бирелә торган җылылык микъдары анын эчке энергиясен үзгәртүгә һәм эш башкаруга китә.

Адиабат процесс. Хәзер без әйләнә-тирәдәге җисемнәр белән җылы алмашу булмый торган системадагы процессларны карарбыз. Җылы изоляцияләнгән системадагы процессны адиабат процесс дип атыйлар. Адиабат процесста Q=0 һәм эчке энергия үзгәреше бары тик эш башкару исәбенә генә бара:

ΔU=A

Cистема өстендә уңай эш башкарганда (газны кысканда), системаның эчке энергиясе арта, бу газның температурасы артуын аңлата. Киресенчә газ эш башкарганда, анын эчке энергиясе кими - газ суына.

·Тәҗрибә.                                                                                               

 Газны тиз кысканда анын җылынуын пешкәге бик тыгыз беркетелгән үтә күренмәле цилиндр ярдәмендә күрсәтү. Цилиндр төбенә эфирда чылатылган мамык кисәге куеп, пешкәкне тиз генә аска төшерсәк, эфир парлары кабынып китәр.

·Тиз кысканда һаваның җылынуын куллану.

Тиз кысканда һаваның җылынуы Дизель двигательләрендә кулланылыш тапты. Бу двигательләрдә цилиндрга янучан катнашма  түгел, ә атмосфера һавасы суыртылып кертелә. Кысу такты ахырында цилиндрга махсус форсунка ярдәмендә сыек ягулык өрдерелә (плакат буенча күрсәтелә). Бу моментка һаванын температурасы ягулык кабынырлык югары була.

Рудольф Дизель турында кыскача мәгълүматлар бирелә (Балалар энциклопедиясе, 558 нче бит). Дизель 1858 нче елда Париж шәһәрендә туа. 1871 нче елда алар гаиләләре белән Англиягә күчеп китәләр. Англиядә эмигрантларның тормышы бик авыр була һәм 13 яшьлек Рудольфны Германиягә җибәрәләр. Ул анда мәктәпне тәмамлый һәм политехник институтка укырга керә. Шул вакытта аның башында югары экономияле двигатель ясау уе туа. Инженер булгач та, Дизель үзенең барлык буш вакытын яңа двигатель булдыруга багышлый. Озак вакытлардан соң аның бу эше уңышлы тәмамлана. 1892 нче елда ул үзе уйлап тапкан двигательгә патент ала. 1898 нче елда Дизель двигательләрен Россиядә төзи башлыйлар.

·Йомык системада жылылык алмашу.

Төрле температуралы берничә җисемнән торган система эчендәге жылы алмашуны карыйк. Система әйләнә-тирәдәге җисемнәрдән тиешенчә изоляцияләнгән һәм аның эчке энергиясе үзгәрми дип саныйбыз . Система эчендә бернинди дә эш башкарылмый. Ул вакытта термодинамиканың беренче законы буенча системадагы теләсә нинди җисемнең энергия үзгәреше система эчендә җылылык тигезләнеше барлыкка килгәнче әлеге җисем алган яки биргән җылылык микъдарына тигез була. Системаның барлык җисемнәре өчен тигезләмә табабыз:

Q + Q + Q +... = 0

Бу тигезләмә җылылык балансы тигезләмәсе дип йөртелә.

·Мәсьәлә чишүгә таләпләр.

Термодинамиканың беренче законы   U = A + Q яки  Q =  U + A формасында кулланыла.  Эшне һәм җылылык микъдарын исәпли белү таләп ителә. Шул ук вакытта, Q, A, U зурлыкларының унай да, тискәре дә булуы мөмкин икәнен истә тотарга кирәк.

Мәсьәләләрнең күбесендә термодинамиканың беренче законының гомуми формасы түгел, ә анын билгеле бер процесска карата кулланыла торган төрдәге аерым әйтелешләре кулланыла.

 

·Мәсьәләләр чишү. 6 нчы күнегү.

       № 4. Вату чүкеченең сабы кысылган һава ярдәмендә хәрәкәткә китерелә. Цилиндрдагы һава массасы пешкәк йөреше вакытында  0,1 дән 0,5 г га кадәр үзгәрә. Цилиндрдагы  һава басымы һәм температураны даими (27⁰С) дип исәпләп, пешкәк бер йөреш ясаганда газның эшен табарга. Һаваның моляр массасы М=0,029 кг/моль.

 

Бирелә:                                                           

m₁= 0.1г                                                

m₂= 0.2 г                                                  

р₁  = р₂ = р                                            

t₁ = t₂ = t =27⁰C                                     

М = 0,029 кг/моль    

___________                                       

А-?

                                                          

Чишү:

Идеаль газның хәләт тигезләмәсен кулланабыз:      

     ;       (1);   

   (2)             

 (2) нче тигезлмәдән (1) нчесен алып табабыз:

 

Җавап: 34,4 Дж.

    №11. 2 кг водородны 10 К га изобар жылытканда аның эчке энергиясе артуын исәпләгез. Басым даими булганда водородның чагыштырма жылысыешлыгы 14 кДж/(кг К)

Бирелә:                                                           

р = const                                             

m = 2 кг                                                 

 ΔТ = 10 К

с = 14 кДж/ (кг К)                               

____________                          

  U - ?                                                  

       Чишү:

Термодинамиканың беренче законы буенча:

  

 

 Җавап: 2*10⁵ Дж.

    № 12. Компрессор цилиндрында 4 моль 1 атомлы идеаль газны кысалар. Пешкәкнең бер йөреше вакытында 500 Дж эш башкарылса, газның температурасы күпмегә артканын билгеләгез. Элеге процессны адиабат процесс дип алыгыз.

Бирелә:                                                           

 ν = 4 моль                                              

А =500 Дж

___________                                         

 Т - ?                                                     

   Чишү:

 

 

Җавап: 10К.            

      Нәтиҗә. Идеаль газның эчке энергиясе бары тик изотермик процесста гына үзгәрми.

      Изохор процесста ул жылылык күчү хисабына  үзгәрә, ә изобар процесста  газның эчке энергиясе җылылык күчү исәбенә дә, эш башкару исәбенә дә үзгәрә.

      Җылылык изоляцияләнгән системада адиабат процесс бара. Әлеге процесста энергия үзгәреше тышкы көчләрнең эшенә тигез.

 

Дәресне йомгаклау.

 

Өйгә эш.    п. 27.       6 нчы күнегү  №10.