Druhý termodynamický zákon - Gymnázium Vincence Makovského

Report
Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami
Nové Město na Moravě
VY_32_INOVACE_FYZ_RO_10
Digitální učební materiál
Sada:
Molekulová fyzika a termika
Téma:
Druhý termodynamický zákon
Autor:
Mgr. Jan Rosecký
Předmět: Fyzika
Ročník: 2. ročník VG
Využití: Prezentace určena k výkladu látky z molekulové fyziky a termiky na gymnáziu.
Anotace: Prezentace se skládá z úvodního opakování, vyvození látky k tématu druhý
termodynamický zákon a závěrečného shrnutí (procvičení učiva).
Šedé texty a grafy jsou při výkladu na interaktivní tabuli dopisovány a
dokreslovány. Před použitím prezentace je doporučeno je smazat.
Gymnázium Vincence Makovského se sportovními třídami
Nové Město na Moravě
Molekulová fyzika a termika
Druhý termodynamický zákon
Opakování
•
•
•
Co je kruhový děj?
Děj se shodným počátečním a konečným stavem
Z jakých dějů se skládá tento cyklus?

AB = izobarická expanze
BC = izochorické ochlazování
CA = izotermická komprese
Při tomto ději plyn koná či přijímá práci?
přijímá
Jak z diagramu určíme velikost vykonané práce?
odpovídá velikosti obrazce pod úsečkou AB
Jak vypočítáme velikost vykonané práce?
′ =  . ∆ =  . ( −  )
Jak vypočítáme účinnost kruhového děje?
′ − 
η=

Obr. 1




Opakování
•
Kruhový děj se skládá z izotermické expanze a izotermické
komprese. Znázorněte takový cyklus v  diagramu.
Jakou celkovou práci při takovém cyklu vykoná plyn?
′ −  = 0
Jaká je účinnost takového cyklu?
η=0

Obr. 2



Opakování
•
Plyn přijal během jednoho cyklu teplo   a odevzdal chladiči
teplo  . Jakou práci vykonal při jednom cyklu?
Jaká je účinnost tohoto cyklu?
 =  
′ =  
′ = ?;  = ?
′ =  − ′ []
′ =  
=
•
•
′

=
 −′

[%]
 = ,  =  %
Jak zní první termodynamický zákon?
Vnitřní energie se změní o součet přijaté práce a přijatého tepla.
Co je perpetuum mobile? Lze sestrojit?
Stroj pracující bez dodávání energie, sestrojit nelze.
Perpetuum mobile prvního druhu
= mechanický stroj, který vykonává práci bez dodávání energie
•
•
•
video – páka
video – magnetismus
video – hydrostatika
Tepelný stroj
= periodicky pracující stroj, opakuje kruhové děje
– při jednom ději:
– přijme od ohřívače teplo 1
– odevzdá chladiči teplo 2
– vykoná práci ′ = 1 − 2
Obr. 3
ohřívač
1
– práce vykonaná při kruhovém ději
a teplo přijaté od ohřívače: ‘ < 
tepelný
stroj
– účinnost kruhového děje:  < 
2
•
Kdy by byla účinnost stroje 100 %?
Jak bychom takový stroj nazvali?
chladič
‘
Druhý termodynamický zákon
Nelze sestrojit periodicky pracující stroj,
který by jen přijímal teplo od ohřívače
a vykonal stejně velikou práci.
Obr. 4
Nelze sestrojit perpetuum mobile druhého druhu.
ohřívač
1
tepelný
stroj
‘
Druhý termodynamický zákon
Nelze sestrojit periodicky pracující stroj,
který by jen přijímal teplo od ohřívače
a vykonal stejně velikou práci.
Obr. 5
Nelze sestrojit perpetuum mobile druhého druhu.
Těleso o vyšší teplotě nemůže samovolně
přijímat teplo od tělesa o nižší teplotě.
•
Vysvětlete proč.
ohřívač
1
tepelný
stroj
‘
Otázky
•
•
Jakou účinnost by mělo perpetuum mobile druhého druhu?
Mezi známé hračky patří tzv. čínský ptáček, který periodicky
ponořuje zobáček z porézního materiálu do kádinky s vodou. Z
vnitřku ptáčka je vyčerpán vzduch a je v ní určité množství
obarveného etheru, jehož tlak nad hladinou závisí na teplotě.
Co je zde ohřívač a co chladič?
Jde o perpetuum mobile? Proč?
video
Otázky
•
Předpokládejme, že periodicky pracující tepelný stroj o výkonu
  pracuje tak, že ochladí vodu o objemu   o  ° a
vykoná při tom práci, která je rovna teplu přijatému od vody.
Jak dlouho by mohl tento stroj pracovat?
Je možné tímto způsobem využít vnitřní energii vody?
 =   =  
;  =   . − . − ; ρ =   . 
 =   =  
 =  ° ;  =  
τ = ? [čas]
τ=


=


=
 .  . ∆

=
 . ρ .  . ∆

τ = ,  .   = ,  
[]
Zdroje
•
Obr. 1 až 5: autor

similar documents