ТЕПЛОТА: ТЕРМОДИНАМИКА 1 вариант Термодинамика

ТЕПЛОТА: ТЕРМОДИНАМИКА
1 вариант
Термодинамика - это наука о связи между теплотой, работой и веществом.
Современные представления об этих взаимосвязях сформировались на основе трудов
таких великих ученых прошлого, как Карно, Клаузиус, Гиббс, Джоуль, Кельвин и др.
Термодинамика объясняет смысл теплоемкости и теплопроводности вещества, теплового
расширения тел, теплоты фазовых переходов. Эта наука базируется на нескольких
экспериментально установленных законах - началах.
Первое начало термодинамики представляет собой утверждение, имеющее
ключевое значение для всей науки в целом: энергию нельзя ни уничтожить, ни получить
"из ничего", так что полная энергия Вселенной есть величина постоянная. В простейшей
форме первое начало термодинамики можно сформулировать так: энергия, которую
получает система, минус энергия, которую она отдает, равна энергии, остающейся в
системе. На первый взгляд это утверждение кажется очевидным, но не в такой, например,
ситуации, как сгорание бензина в цилиндрах автомобильного двигателя: здесь получаемая
энергия является химической, отдаваемая - механической (работой), а энергия,
остающаяся в системе, - тепловой.
Итак, ясно, что энергия может переходить из одной формы в другую и что такие
преобразования постоянно происходят в природе и технике. Более ста лет назад Дж.
Джоуль доказал это для случая превращения механической энергии в тепловую.
Первое начало термодинамики объясняет многие обыденные явления. Например,
становится ясно, почему нельзя охладить кухню с помощью открытого холодильника.
Предположим, что мы теплоизолировали кухню от окружающей среды. По проводу
питания холодильника в систему непрерывно подводится энергия, но при этом никакой
энергии система не отдает. Таким образом, ее полная энергия возрастает, и в кухне
становится все теплее: достаточно потрогать трубки теплообменника (конденсатора) на
задней стенке холодильника, и вы поймете бесполезность его как "охлаждающего"
устройства. Но если бы эти трубки были выведены за пределы системы (например, за
окно), то кухня отдавала бы больше энергии, чем получала, т.е. охлаждалась бы, а
холодильник работал как оконный кондиционер.
Первое начало исключает также возможность создания двигателя с коэффициентом
полезного действия более 100% (подобный "вечный" двигатель мог бы сколь угодно долго
отдавать больше энергии, чем сам потребляет). Нельзя построить двигатель даже с
коэффициентом полезного действия, равным 100%, так как некоторая часть подводимой к
нему энергии обязательно должна быть потеряна им в виде менее полезной тепловой
энергии. Так, колесо не будет крутиться сколь угодно долго без подвода энергии,
поскольку вследствие трения в подшипниках энергия механического движения будет
постепенно переходить в теплоту, пока колесо не остановится.
ТЕПЛОТА: ТЕРМОДИНАМИКА
2 вариант
Термодинамика - это наука о связи между теплотой, работой и веществом.
Современные представления об этих взаимосвязях сформировались на основе трудов
таких великих ученых прошлого, как Карно, Клаузиус, Гиббс, Джоуль, Кельвин и др.
Термодинамика объясняет смысл теплоемкости и теплопроводности вещества, теплового
расширения тел, теплоты фазовых переходов. Эта наука базируется на нескольких
экспериментально установленных законах - началах.
Первое начало термодинамики представляет собой утверждение, имеющее
ключевое значение для всей науки в целом: энергию нельзя ни уничтожить, ни получить
"из ничего", так что полная энергия Вселенной есть величина постоянная. В простейшей
форме первое начало термодинамики можно сформулировать так: энергия, которую
получает система, минус энергия, которую она отдает, равна энергии, остающейся в
системе.
Первое начало термодинамики - закон природы, исключающий создание заново
или уничтожение энергии. Однако оно ничего не говорит о том, как протекают в природе
процессы передачи энергии. Так, мы знаем, что горячее тело нагреет холодное, если эти
тела привести в соприкосновение. Но сможет ли холодное тело само по себе передать
запас своей теплоты горячему. Последняя возможность категорически отвергается вторым
началом термодинамики.
Первое начало исключает также возможность создания двигателя с коэффициентом
полезного действия более 100% (подобный "вечный" двигатель мог бы сколь угодно долго
отдавать больше энергии, чем сам потребляет). Нельзя построить двигатель даже с
коэффициентом полезного действия, равным 100%, так как некоторая часть подводимой к
нему энергии обязательно должна быть потеряна им в виде менее полезной тепловой
энергии. Так, колесо не будет крутиться сколь угодно долго без подвода энергии,
поскольку вследствие трения в подшипниках энергия механического движения будет
постепенно переходить в теплоту, пока колесо не остановится.
Тенденцию к превращению "полезной" работы в менее полезную энергию теплоту - можно сопоставить с другим процессом, который происходит, если соединить
два сосуда, содержащие разные газы. Подождав достаточно долго, мы обнаруживаем в
обоих сосудах однородную смесь газов - природа действует так, что упорядоченность
системы уменьшается. Термодинамическая мера этой неупорядоченности называется
энтропией, и второе начало термодинамики можно сформулировать иначе: процессы в
природе всегда протекают так, что энтропия системы и ее окружения увеличивается.
Таким образом, энергия Вселенной остается постоянной, а ее энтропия непрерывно
растет.
Теплота и свойства веществ.
3 вариант
Термодинамика - это наука о связи между теплотой, работой и веществом.
Термодинамика объясняет смысл теплоемкости и теплопроводности вещества, теплового
расширения тел, теплоты фазовых переходов. Эта наука базируется на нескольких
экспериментально установленных законах - началах.
Первое начало термодинамики представляет собой утверждение, имеющее
ключевое значение для всей науки в целом: энергию нельзя ни уничтожить, ни получить
"из ничего", так что полная энергия Вселенной есть величина постоянная. В простейшей
форме первое начало термодинамики можно сформулировать так: энергия, которую
получает система, минус энергия, которую она отдает, равна энергии, остающейся в
системе. На первый взгляд это утверждение кажется очевидным, но не в такой, например,
ситуации, как сгорание бензина в цилиндрах автомобильного двигателя: здесь получаемая
энергия является химической, отдаваемая - механической (работой), а энергия,
остающаяся в системе, - тепловой.
Итак, ясно, что энергия может переходить из одной формы в другую и что такие
преобразования постоянно происходят в природе и технике.
Различные вещества обладают разной способностью накапливать тепловую
энергию; это зависит от их молекулярной структуры и плотности. Количество теплоты,
необходимое для повышения температуры единицы массы вещества на один градус,
называется его удельной теплоемкостью. Теплоемкость зависит от условий, в которых
находится вещество. Например, чтобы нагреть на 1К один грамм воздуха в воздушном
шаре, требуется больше теплоты, чем для такого же его нагрева в герметичном сосуде с
жесткими стенками, поскольку часть энергии, сообщаемой воздушному шару, расходуется
на расширение воздуха, а не на его нагревание. Поэтому, в частности, теплоемкость газов
измеряют раздельно при постоянном давлении и при постоянном объеме.
При повышении температуры интенсивность хаотического движения молекул
возрастает - большинство веществ при нагревании расширяется. Степень расширения
вещества при повышении температуры на 1К называется коэффициентом теплового
расширения.
Чтобы вещество перешло из одного фазового состояния в другое, например из
твердого в жидкое (а иногда сразу в газообразное), оно должно получить определенное
количество тепла. Если нагревать твердое тело, то его температура будет повышаться до
тех пор, пока оно не начнет плавиться; до завершения плавления температура тела будет
оставаться постоянной, несмотря на подвод тепла. Количество теплоты, необходимое для
плавления единицы массы вещества, называется теплотой плавления. Если подводить
тепло и дальше, то расплавленное вещество нагреется до кипения. Количество теплоты,
необходимое для испарения единицы массы жидкости при данной температуре,
называется теплотой парообразования.
http://www.diclib.com/cgi-bin/d1.cgi?l=ru&base=colier&page=showid&id=10206