Термодинамика негіздері

Сәлеметсіздер ме Құрметті Студенттер!

Сабақтың тақырыбы:

Жылу процестерінің қайтымсыздығы.

Термодинамиканың екінші заңы.

Сабақтың мақсаты:

а) термодинамиканың екінші заңын тұжырымдау, қайтымсыз процестерге мысалдар келтіру;

б) оқушылардың алған білімдерін практикада қолдана білуге дағдыландыру;

в) оқушыларды адамгершілікке, еңбексүйгіштікке тәрбиелеу

Сабақтың түрі: аралас

Сабақтың әдісі: сұрақ-жауап, түсіндіру, баяндау

Сабақтың көрнекілігі: слайд-шоу, плакаттар, суреттер, формулалар

Сабақтың барысы:

1. Ұйымдастыру

2. Үй тапсырмасын сұрау

Термодинамикалық

процестер

Тұрақты шама

Формуласы

1.

Изотермалық процесс

t=const

Q=A

2.

Изохоралық процесс

V=const

Q=ΔU

3.

Изобаралық процесс

p=const

Q=ΔU+A=ΔU+pΔV

4.

Адиабаталық процесс

Q=0

ΔU= ̶ A

Есеп шығару

1. Газ ұлғайғанда 600Дж жұмыс жасалған. Процесс барысында тұрақты қысым 4•10⁵Па-ға тең және өзгермеген болса, газдың көлемі қанша шамаға өзгерген?

2. Көлемі 20л, қысымы 80кПа-ға тең газ ұлғайғанда, 496Дж жұмыс жасалған. Газдың соңғы көлемін анықтаңдар.

3. Тұрақты 100кПа қысымда көлемі 3л-ден 10л-ге дейін ұлғайған газдың жасаған жұмысын график арқылы көрсетіңдер.

III. Жаңа сабақты түсіндіру

Термодинамиканың бірінші заңы - жылу процестері үшін энергияның сақталу және айналу заңы болып табылады. Термодинамиканың бірінші заңы энергияның бір түрден екінші түрге айналуының бағыты мен жылудың бір денеден екінші денеге берілу бағытына ешқандай шектеу қоймайды. Ол тек тұйық жүйелердегі энергияның толық қорының сақталуын талап етеді.

Мысалы, жылу алмасу жолымен энергия өздігінен ыстық денеден анағұрлым салқын денеге өтеді, ал кері процесс өздігінен болмайды, яғни ол - қайтымсыз.

Тас құлаған кезде механикалық энергияның ішкі энергияға айналуы, вакуумдегі газдың ұлғаюы - қайтымсыз процестер. Диффузия процесі де - қайтымсыз. Мысалы, тұз немесе қант өздігінен суда ериді, бірақ олар өздігінен ерітіндіден бөліне алмайды және су тұщы бола алмайды. Табиғаттағы қайтымсыз процестерге мысал ретінде өсімдіктердің, жануарлардың, адамдардың тіршілігі мен даму процесін, ғаламдағы жұлдыздардың пайда болуын және сөнуін жатқыза аламыз.

Табиғаттағы барлық процестер дерлік жылу алмасумен, үйкеліспен, диффузиямен қатар жүреді және сондықтан олар - қайтымсыз.

Термодинамиканың екінші заңы ішкі энергияның механикалық энергияға айналуына шек қояды. Бұл қоршаған ортадан алынған жылу есебінен ғана, яғни бір дененің салқындауы есебінен ғана жұмыс істейтін мәшине жасау мүмкін еместігін білдіреді. Сондықтан термодинамиканың екінші заңын былай тұжырымдайды: екінші ретті мәңгі қозғалтқыш жасау мүмкін емес.

Сонымен, термодинамиканың бірінші заңы жоқтан алынатын энергияның көмегімен жұмыс істейтін мәшиненің бар болуын жоққа шығарады. (Бірінші ретті мәңгі қозғалтқыш жасау мүмкін емес.) Ол процестің жүретінін, материяның жойылмайтынын білдіреді.

Термодинамиканың екінші заңы - бір дененің салқындауының есебінен ғана жұмыс істейтін мәшинені жасау мүмкіндігіне тыйым салады. (Екінші ретті мәңгі қозғалтқыш жасау мүмкін емес.) Ол процестің бағытын білдіреді.

V. Бекіту есептері

1. Изохоралық суытуда газдың ішкі энергиясы 250 Дж-ге
кемісе, онда ол қандай жұмыс жасайды?
2. Адиабаталық процесс кезінде 350 Дж жұмыс атқарылса,
онда газдың ішкі энергиясы қалай және қаншаға өзгереді?
3. 1-суретте газдың 1-күйден 2-күйге ауысу графигі берілген.
Газдың жасаған жұмысын анықтаңдар.

Бақылау сұрақтары:

1. Изотермалық процесс дегеніміз не? Формуласы қандай?

2. Изохоралық процесс дегеніміз не? Формуласы қандай?

3. Изобаралық процесс дегеніміз не? Формуласы қандай?

4. Адиабаталық процесс дегеніміз не? Формуласы қандай?

5. Термодинамиканың I заңы дегеніміз не?

6. Термодинамиканың II заңы дегеніміз не?

Берілген сұрақтарға жауап беріп, дәптерге қысқаша лекция жазамыз!

Ұсынған әдебиеттер тізімі:

1. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. ІІ-том, Электр: Оқу құралы. Алматы: Мектеп,1977. 469б.

2. Рақым Қ. Жалпы физика курсы. Электрлік құбылыстар: Оқу құралы. Қарағанды: ҚарМТУ, 2004. 95б.

3. Фриш С.Э. Тиморева А.В. Жалпы физика курсы. ІІ-том. Электрлік және электрмагниттік құбылыстар: Оқулық. Алматы: Мектеп,1970. 532б.

4. Құлбеков М., Әлімбекова Т. Жалпы физика курсы. Электр және магнетизмі. Оқу құралы. Алматы, 1997. 141б.

Сәлеметсіздер ме Құрметті Студенттер!