Σχέδιο μαθήματος με θέμα:
"Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής"
Abramova Tamara Ivanovna, καθηγήτρια φυσικής
Στόχοι: 1. Εκπαιδευτικό- Διατυπώστε 1 νόμο της θερμοδυναμικής. εξετάσει τις συνέπειες που προκύπτουν από αυτό.
2. Αναπτυξιακή – ανάπτυξη μεθόδων νοητικής δραστηριότητας (ανάλυση, σύγκριση, γενίκευση), ανάπτυξη λόγου (κατοχή φυσικών εννοιών, όρων), ανάπτυξη γνωστικού ενδιαφέροντος των μαθητών.
3. Εκπαιδευτικό– διαμόρφωση επιστημονικής κοσμοθεωρίας, καλλιέργεια βιώσιμου ενδιαφέροντος για το αντικείμενο, θετική στάση απέναντι στη γνώση.
Οργανωτικές μορφές και μέθοδοι εκπαίδευσης:
- Παραδοσιακό - συνομιλία στο εισαγωγικό στάδιο του μαθήματος
- Προβληματική - εκμάθηση νέου εκπαιδευτικού υλικού μέσα από διατυπωμένες ερωτήσεις
Εργαλεία μάθησης:
- Καινοτόμος – υπολογιστής, προβολέας πολυμέσων
- Έντυπες – δοκιμαστικές εργασίες
Πρόοδος μαθήματος:
- Οργανωτική στιγμή
- Ανασκόπηση εργασιών για το σπίτι:
- Με ποιους τρόπους μπορεί να αλλάξει η εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος; (λόγω εργασίας που έχει γίνει ή λόγω ανταλλαγής θερμότητας με τα γύρω σώματα)
- Πώς είναι το έργο ενός αερίου και το έργο των εσωτερικών δυνάμεων σε ένα αέριο σε σταθερή πίεση; (A g = -A ext = p ΔV)
- Το αλεύρι βγαίνει από κάτω από τις μυλόπετρες ζεστό. Το ψωμί βγαίνει και από το φούρνο ζεστό. Τι προκαλεί την αύξηση της εσωτερικής ενέργειας του αλευριού και του ψωμιού σε καθεμία από αυτές τις περιπτώσεις; (Αλεύρι - κάνοντας δουλειά, ψωμί - με εναλλαγή θερμότητας)
- Στην ιατρική πρακτική, χρησιμοποιούνται συχνά θερμαντικές κομπρέσες, θερμαντικά επιθέματα και μασάζ. Ποιες μέθοδοι αλλαγής της εσωτερικής ενέργειας χρησιμοποιούνται; (ανταλλαγή θερμότητας και δουλειά που έγινε)
- Επεξήγηση νέου υλικού:
Ξέρετε ότι η μηχανική ενέργεια δεν εξαφανίζεται ποτέ χωρίς ίχνος.
Ένα κομμάτι μολύβδου θερμαίνεται κάτω από τα χτυπήματα ενός σφυριού και ένα κρύο κουταλάκι του γλυκού βουτηγμένο σε ζεστό τσάι θερμαίνεται.
Με βάση παρατηρήσεις και γενικεύσεις πειραματικών γεγονότων, διατυπώθηκε ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας.
Η ενέργεια στη φύση δεν προκύπτει από το τίποτα και δεν εξαφανίζεται: η ποσότητα της ενέργειας είναι αμετάβλητη, περνά μόνο από τη μια μορφή στην άλλη.
Ο νόμος ανακαλύφθηκε στα μέσα του 19ου αιώνα από τον Γερμανό επιστήμονα R. Mayer και τον Άγγλο επιστήμονα D. Joule. Την ακριβή διατύπωση του νόμου έδωσε ο Γερμανός επιστήμονας G. Helmholtz.
Εξετάσαμε διαδικασίες κατά τις οποίες η εσωτερική ενέργεια του συστήματος άλλαξε είτε λόγω εργασίας είτε λόγω ανταλλαγής θερμότητας με τα γύρω σώματα (διαφάνεια 1)
Πώς αλλάζει η εσωτερική ενέργεια του συστήματος στη γενική περίπτωση; (διαφάνεια 2)
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής διατυπώνεται ειδικά για τη γενική περίπτωση:
ΔU = Aext + Q
Ένα αέριο = - Ένα ext,
Q = ΔU + Αγ
Συνέπειες:
- Απομονωμένο σύστημα (A=O, Q=0)
Τότε Δu = u2-u1=0, ή u1=u2 -Η εσωτερική ενέργεια ενός απομονωμένου συστήματος παραμένει αμετάβλητη
- Η αδυναμία δημιουργίας μιας μηχανής αέναης κίνησης - μια συσκευή ικανή να κάνει εργασία χωρίς κατανάλωση καυσίμου.
Q = ΔU + Ag, Q=0,
Ar= - ΔU. Έχοντας εξαντλήσει το απόθεμα ενέργειας, ο κινητήρας θα σταματήσει να λειτουργεί.
- Ενοποίηση
(εργασία με τον πλοηγό - η έξοδος γενικεύεται)
Λύση στο πρόβλημα 1
Έλεγχος της απάντησης (διαφάνεια 3)
Λύση στο πρόβλημα 2
Έλεγχος της απάντησης (διαφάνεια 4)
- Συμπέρασμα (διαφάνεια 5)
- Αντανάκλαση
(Σε όποιον άρεσε το μάθημα, σηκώστε τα χέρια μας με μια χειρονομία «μπεί προς τα πάνω» (διαφάνεια 6), σε όποιον δεν άρεσε, σηκώστε τα χέρια μας με μια χειρονομία «τους αντίχειρες προς τα κάτω» (διαφάνεια 7)
- Σχολική εργασία στο σπίτι: ρήτρα 78, π.χ. 15 (2.6)
Πλοηγός
Με θέμα: «Ο Νόμος της Θερμοδυναμικής».
Ο νόμος της διατήρησης και του μετασχηματισμού της ενέργειας, επεκτάθηκε και στα θερμικά φαινόμενα.
Αλλαγές στην εσωτερική ενέργεια:
ΠΡΟΒΛΗΜΑ:
Πώς αλλάζει η εσωτερική ενέργεια στη γενική περίπτωση;
ΔU = A ext + Q
Σύναψη:
- Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός συστήματος κατά τη μετάβαση του συστήματος από τη μια κατάσταση στην άλλη είναι ίση με το άθροισμα του έργου των εξωτερικών δυνάμεων και της ποσότητας θερμότητας που μεταφέρεται στο σύστημα.
- Ar = - Ένα εξωτ
Η πρόοδος του μαθήματος.
Προετοιμασία για εργασία σε ομάδες.
Εργασία με την τάξη (προφορικά).
Τι είναι η εσωτερική ενέργεια;
Πώς μπορείτε να αλλάξετε την εσωτερική ενέργεια ενός αερίου;
Πώς να προσδιορίσετε την ποσότητα της θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος;
Να γράψετε την εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας για τρία σώματα.
Πότε είναι αρνητική η ποσότητα της θερμότητας;
Πώς να προσδιορίσετε το έργο που κάνει ένα αέριο κατά τη διάρκεια της διαστολής;
Σε τι διαφέρει το έργο ενός αερίου από το έργο των εξωτερικών δυνάμεων;
Να διατυπώσετε τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο για το έργο των εξωτερικών δυνάμεων.
Να διατυπώσετε τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής για το έργο αερίου.
Εφαρμογή του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου σε μια ισοχωρική διεργασία.
Εφαρμογή του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου σε μια ισοβαρή διεργασία.
Εφαρμογή του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου σε μια ισοθερμική διεργασία.
Ποια διαδικασία ονομάζεται αδιαβατική;
Εφαρμογή του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου στην αδιαβατική διεργασία.
Εργασία σε ομάδες.
Κάθε ομάδα λαμβάνει ένα φύλλο στο οποίο υποδεικνύονται θεωρητικές εργασίες και εργασίες. Το θεωρητικό μέρος περιλαμβάνει πέντε ερωτήσεις. Η ομάδα παίρνει την ερώτηση που αντιστοιχεί στον αριθμό της για να προετοιμαστεί για την απάντηση. Το πρακτικό μέρος περιέχει δέκα προβλήματα, δύο για καθένα από τα καθορισμένα θέματα θεωρητικά. Οι εργασίες τακτοποιούνται τυχαία. Αυτό σημαίνει ότι οι μαθητές πρέπει πρώτα να βρουν προβλήματα που ταιριάζουν με τη θεωρητική τους ερώτηση και μετά να λύσουν. Πρόσθετα δεδομένα για την επίλυση προβλημάτων λαμβάνονται από βιβλία αναφοράς.
Αφού οι ομάδες ολοκληρώσουν την εργασία τους, δύο μαθητές καλούνται διαδοχικά από κάθε ομάδα: ο ένας απαντά στη θεωρία, ο άλλος γράφει μια σύντομη δήλωση ενός προβλήματος στον πίνακα. (Μια άλλη εργασία αυτής της ομάδας μπορεί να δοκιμαστεί επιλεκτικά στο ίδιο μάθημα ή στο επόμενο.) Όλα τα μέλη της ομάδας θα πρέπει να είναι σε θέση να απαντήσουν στη θεωρία και να εξηγήσουν τα προβλήματα. Ενθαρρύνεται η χρήση πρόσθετου υλικού στο θεωρητικό μέρος.
Όλοι οι μαθητές γράφουν προβλήματα στο τετράδιό τους.
Η σαφής οργάνωση της εργασίας οδηγεί στην ενεργό δραστηριότητα όλων των παιδιών. Στο τέλος του μαθήματος, οι συντονιστές των ομάδων παραδίδουν φύλλα στα οποία σημειώνουν τη συμβολή των μελών της ομάδας στο έργο της.
Οι δραστηριότητες των ομάδων και των μεμονωμένων μαθητών αξιολογούνται τελικά από τον δάσκαλο.
Δείγμα φύλλου.
Θεωρητικό μέρος
- Ισοχωρική διαδικασία.
- Ισοθερμική διαδικασία.
- Ισοβαρική διαδικασία.
- Αδιαβατική διαδικασία.
- Μεταφορά θερμότητας σε κλειστό σύστημα.
Πρακτικό μέρος
- Υπάρχει 1,25 kg αέρα στον κύλινδρο κάτω από το έμβολο.
- Για να θερμανθεί στους 4 0 C σε σταθερή πίεση, δαπανήθηκαν 5 kJ θερμότητας. Προσδιορίστε τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου.
- 0,02 kg διοξειδίου του άνθρακα θερμαίνονται σε σταθερό όγκο. Προσδιορίστε τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου όταν θερμαίνεται από 20 0 C στους 108 0 C (c = 655 J/(kg K)).
- Σε έναν θερμικά μονωμένο κύλινδρο με έμβολο υπάρχει άζωτο βάρους 0,3 kg σε θερμοκρασία 20 0 C. Το άζωτο, διαστελλόμενο, κάνει 6705 J εργασίας Προσδιορίστε τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αζώτου και της θερμοκρασίας του μετά τη διαστολή (c = 745 J/(kg K)).
- Μια ποσότητα θερμότητας προσδίδεται στο αέριο, με αποτέλεσμα να διαστέλλεται ισοθερμικά από όγκο 2 λίτρων σε όγκο 12 λίτρων. Η αρχική πίεση είναι 1,2 10 6 Pa. Προσδιορίστε το έργο που κάνει το αέριο.
- 1,43 kg αέρα καταλαμβάνει όγκο 0,5 m 3 στους 0 0 C.
- Μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας μεταδόθηκε στον αέρα και επεκτάθηκε ισοβαρικά σε όγκο 0,55 m 3.
- Βρείτε την εργασία που έγινε, την ποσότητα της απορροφούμενης θερμότητας, τη μεταβολή της θερμοκρασίας και την εσωτερική ενέργεια του αέρα.
- Υπάρχει 1,5 kg οξυγόνου στον κύλινδρο κάτω από το έμβολο. Το έμβολο είναι ακίνητο. Ποια ποσότητα θερμότητας πρέπει να παρέχεται στο αέριο ώστε η θερμοκρασία του να αυξηθεί κατά 8 0 C; Ποια είναι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια; (με v = 675 J/(kg K))
- Ο κύλινδρος κάτω από το έμβολο περιέχει 1,6 kg οξυγόνου σε θερμοκρασία 17 0 C και πίεση 4·10 5 Pa.
Το αέριο λειτούργησε με ισοθερμική διαστολή 20 J. Πόση θερμότητα μεταδίδεται στο αέριο; Ποια είναι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια του αερίου; Ποιος ήταν ο αρχικός όγκος του αερίου;
- Πόση θερμότητα θα απελευθερωθεί όταν 0,2 kg υδρατμών σε θερμοκρασία 100 0 C συμπυκνωθούν και το νερό που λαμβάνεται από αυτόν ψύχεται στους 20 0 C;
Ο κύλινδρος αερίου τοποθετείται σε ένα ανθεκτικό στη θερμότητα κέλυφος. Πώς θα αλλάξει η θερμοκρασία του αερίου αν σταδιακά αυξηθεί ο όγκος του κυλίνδρου; Ποια είναι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου αν γίνει 6000 J εργασίας στο αέριο;
Στόχοι μαθήματος:
Εργασία με την τάξη (προφορικά).
Τι είναι η εσωτερική ενέργεια;
Πώς μπορείτε να αλλάξετε την εσωτερική ενέργεια ενός αερίου;
εμβαθύνουν τις γνώσεις σχετικά με τις ισοδιεργασίες, εξασκούν τις δεξιότητες επίλυσης προβλημάτων σε αυτό το θέμα, αναπτύσσουν δεξιότητες επικοινωνίας, δεξιότητες και διδάσκουν την αυτοεκτίμηση.
Πρόοδος μαθήματος
Πότε είναι αρνητική η ποσότητα της θερμότητας;
Πώς να προσδιορίσετε το έργο που κάνει ένα αέριο κατά τη διάρκεια της διαστολής;
Προετοιμασία για εργασία σε ομάδες.
Πώς να προσδιορίσετε την ποσότητα θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση ενός σώματος;
Να γράψετε την εξίσωση του ισοζυγίου θερμότητας για τρία σώματα.
Σε τι διαφέρει το έργο ενός αερίου από το έργο των εξωτερικών δυνάμεων;
Να διατυπώσετε τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο για το έργο των εξωτερικών δυνάμεων.
Να διατυπώσετε τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής για το έργο αερίου.
Ποια διαδικασία ονομάζεται αδιαβατική;
Εφαρμογή του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου σε μια ισοχωρική διεργασία.
Εργασία σε ομάδες.
Εφαρμογή του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου σε μια ισοβαρή διεργασία.
Αφού οι ομάδες ολοκληρώσουν την εργασία τους, καλούνται διαδοχικά δύο μαθητές από κάθε ομάδα: ο ένας απαντά στη θεωρία και ο άλλος γράφει μια σύντομη δήλωση ενός προβλήματος στον πίνακα. (Μια άλλη εργασία αυτής της ομάδας μπορεί να δοκιμαστεί επιλεκτικά στο ίδιο μάθημα ή στο επόμενο.) Όλα τα μέλη της ομάδας θα πρέπει να είναι σε θέση να απαντήσουν στη θεωρία και να εξηγήσουν τα προβλήματα. Ενθαρρύνεται η χρήση πρόσθετου υλικού στο θεωρητικό μέρος.
Όλοι οι μαθητές γράφουν προβλήματα στο τετράδιό τους.
Η σαφής οργάνωση της εργασίας οδηγεί στην ενεργό δραστηριότητα όλων των παιδιών. Στο τέλος του μαθήματος, οι συντονιστές των ομάδων παραδίδουν φύλλα στα οποία σημειώνουν τη συμβολή των μελών της ομάδας στο έργο της.
Οι δραστηριότητες των ομάδων και των μεμονωμένων μαθητών αξιολογούνται τελικά από τον δάσκαλο.
Δείγμα φύλλου.
Θεωρητικό μέρος
1. Ισοχωρική διαδικασία.
2. Ισοθερμική διαδικασία.
3. Ισοβαρική διαδικασία.
4. Αδιαβατική διαδικασία.
5. Μεταφορά θερμότητας σε κλειστό σύστημα.
Πρακτικό μέρος
1. Υπάρχει 1,25 kg αέρα στον κύλινδρο κάτω από το έμβολο. Για να θερμανθεί στους 40 C σε σταθερή πίεση, δαπανήθηκαν 5 kJ θερμότητας. Προσδιορίστε τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου.
2. 0,02 kg διοξειδίου του άνθρακα θερμαίνονται σε σταθερό όγκο. Προσδιορίστε τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου όταν θερμαίνεται από 200 C στους 1080 C (c = 655 J/(kg K)).
3. Ένας θερμομονωμένος κύλινδρος με έμβολο περιέχει άζωτο βάρους 0,3 kg σε θερμοκρασία 200C. Το άζωτο, διαστελλόμενο, κάνει 6705 J έργο Προσδιορίστε τη μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αζώτου και της θερμοκρασίας του μετά τη διαστολή (c = 745 J/(kg K)).
4. Στο αέριο προσδίδεται ποσότητα θερμότητας, με αποτέλεσμα να διαστέλλεται ισοθερμικά από όγκο 2 λίτρων σε όγκο 12 λίτρων. Η αρχική πίεση είναι 1,2 106 Pa. Προσδιορίστε το έργο που κάνει το αέριο.
5. Ορισμένη ποσότητα υδραργύρου στους 1000 C χύθηκε σε μια γυάλινη φιάλη βάρους 50 g, η οποία περιείχε 185 g νερό στους 200 C, και η θερμοκρασία του νερού στη φιάλη αυξήθηκε στους 220 C. Προσδιορίστε τη μάζα του υδραργύρου.
6. 1,43 kg αέρα καταλαμβάνει όγκο 0,5 m3 στους 00C. Μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας μεταδόθηκε στον αέρα και επεκτάθηκε ισοβαρικά σε όγκο 0,55 m3. Βρείτε την εργασία που έγινε, την ποσότητα της απορροφούμενης θερμότητας, τη μεταβολή της θερμοκρασίας και την εσωτερική ενέργεια του αέρα.
7. Υπάρχει 1,5 kg οξυγόνου στον κύλινδρο κάτω από το έμβολο. Το έμβολο είναι ακίνητο. Ποια ποσότητα θερμότητας πρέπει να δοθεί στο αέριο για να αυξηθεί η θερμοκρασία του κατά 80C; Ποια είναι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια; (cv= 675 J/(kg K))
8. Ο κύλινδρος κάτω από το έμβολο περιέχει 1,6 kg οξυγόνου σε θερμοκρασία 170C και πίεση 4·105 Pa. Το αέριο λειτούργησε με ισοθερμική διαστολή 20 J. Πόση θερμότητα μεταδίδεται στο αέριο; Ποια είναι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια του αερίου; Ποιος ήταν ο αρχικός όγκος του αερίου;
9. Πόση θερμότητα θα απελευθερωθεί όταν συμπυκνωθούν 0,2 kg υδρατμών θερμοκρασίας 1000C και το νερό που λαμβάνεται από αυτόν ψύχεται στους 200C;
10. Ο κύλινδρος με το αέριο τοποθετείται σε θερμοπροστατευτικό κέλυφος. Πώς θα αλλάξει η θερμοκρασία του αερίου αν σταδιακά αυξηθεί ο όγκος του κυλίνδρου; Ποια είναι η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου αν γίνει 6000 J εργασίας στο αέριο;
Στόχος του μαθήματος:μελέτη της πρακτικής εφαρμογής του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου στις διεργασίες αερίων.
Καθήκοντα.
εκπαιδευτικός:
- Δείξτε τη μετάβαση από τη γενική γνώση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής σε συγκεκριμένους νόμους αερίων.
- εξετάστε την εφαρμογή της αποκτηθείσας γνώσης κατά την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων.
- δείχνουν την ανάγκη μεταφοράς της γνώσης των μαθηματικών σε άλλα μαθήματα, ιδίως στη φυσική·
υπανάπτυκτος:
- να αναπτύξουν τις δεξιότητες σύγκρισης, ανάλυσης, γενίκευσης και εξαγωγής συμπερασμάτων·
- να αναπτύξουν την ικανότητα μεταφοράς γνώσεων και δεξιοτήτων σε μια νέα μη τυποποιημένη κατάσταση.
εκπαιδευτικός:
- αύξηση του ενδιαφέροντος για τη φυσική ως επιστήμη που εξηγεί έναν τεράστιο αριθμό γύρω φαινομένων και συνδυάζει τη γνώση πολλών άλλων επιστημών.
- αναπτύξουν επικοινωνιακές και επιχειρηματικές δεξιότητες όταν εργάζονται σε μικρές ομάδες.
Λήψη:
Πρεμιέρα:
Δημοτικό δημοσιονομικό εκπαιδευτικό ίδρυμα
Γυμνάσιο Νο 4
Ak-Dovurak
Εφαρμογή του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου σε διάφορες διεργασίες
Μάθημα φυσικής
10η τάξη
"Εφαρμογή του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής σε διάφορες διεργασίες"
καθηγητής φυσικής Kuzhuget M.Sh.
Ak-Dovurak-2017
Στόχος του μαθήματος: μελέτη της πρακτικής εφαρμογής του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου στις διεργασίες αερίων.
Καθήκοντα.
εκπαιδευτικός:
- Δείξτε τη μετάβαση από τη γενική γνώση του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής σε συγκεκριμένους νόμους αερίων.
- εξετάστε την εφαρμογή της αποκτηθείσας γνώσης κατά την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων.
- δείχνουν την ανάγκη μεταφοράς της γνώσης των μαθηματικών σε άλλα μαθήματα, ιδίως στη φυσική·
υπανάπτυκτος:
- να αναπτύξουν τις δεξιότητες σύγκρισης, ανάλυσης, γενίκευσης και εξαγωγής συμπερασμάτων·
- να αναπτύξουν την ικανότητα μεταφοράς γνώσεων και δεξιοτήτων σε μια νέα μη τυποποιημένη κατάσταση.
εκπαιδευτικός:
- αύξηση του ενδιαφέροντος για τη φυσική ως επιστήμη που εξηγεί έναν τεράστιο αριθμό γύρω φαινομένων και συνδυάζει τη γνώση πολλών άλλων επιστημών.
- αναπτύξουν επικοινωνιακές και επιχειρηματικές δεξιότητες όταν εργάζονται σε μικρές ομάδες.
Εξοπλισμός: υπολογιστής, προβολέας πολυμέσων.
Σχέδιο μαθήματος
1. Οργανωτική στιγμή.
2. Μετωπική έρευνα και μελέτη νέου υλικού.
Προετοιμασία των μαθητών να μελετήσουν ένα νέο θέμα επαναλαμβάνοντας το προηγούμενο.
- Ποιες ισοδιεργασίες γνωρίζετε;
- Ποιες μακρο παράμετροι μπορούν να παραμείνουν αμετάβλητες;
- Προσδιορίστε την αντιστοιχία μεταξύ του ονόματος της ισοδιαδικασίας και του αντίστοιχου νόμου
- Προσδιορίστε την αντιστοιχία μεταξύ του ονόματος της ισοδιαδικασίας και του αντίστοιχου γραφήματος
Ισοθερμική διαδικασία | |
Ισοβαρική διαδικασία |
|
Ισοχωρική διαδικασία |
|
Ας βάλουμε όλα όσα μόλις μιλήσαμε σε μορφή πίνακα, επαναλαμβάνοντας τα πάντα ξανά για κάθε διαδικασία.
Ας γνωρίσουμε μια άλλη διαδικασία για την οποία δεν έχουμε ξαναπεί.
Αδιαβατική διαδικασία. Μια διαδικασία που πραγματοποιείται χωρίς ανταλλαγή θερμότητας με το περιβάλλον Q = 0.
Διατύπωση: Η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια ενός αερίου συμβαίνει με την εκτέλεση εργασιών. Ας γράψουμε τα απαραίτητα στα απαραίτητα κελιά του πίνακα μας και ας δούμε την απεικόνιση αυτού του νόμου.
- Ερώτηση προς την τάξη: Να διατυπώσετε τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής;
(Απάντηση: Η ενέργεια στη φύση δεν προκύπτει από το τίποτα και δεν εξαφανίζεται: η ποσότητα της ενέργειας είναι αμετάβλητη, περνά μόνο από τη μια μορφή στην άλλη. Ο νόμος της διατήρησης και μετατροπής της ενέργειας, που επεκτείνεται στα θερμικά φαινόμενα, ονομάζεται πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής).
- Τι δείχνει; (Απάντηση: από ποιες ποσότητες εξαρτάται η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια)
Q = U + A 1
Η ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται στο σύστημα πηγαίνει για να αλλάξει την εσωτερική του ενέργεια και να εκτελέσει εργασίες σε εξωτερικά σώματα από το σύστημα)
Ας συμπληρώσουμε τώρα τις τελευταίες σειρές του πίνακα μας. Ας γράψουμε τον 1ο θερμοδυναμικό νόμο για κάθε ισοδιεργασία. Αυτοί οι τύποι δεν χρειάζεται να απομνημονεύονται, αλλά μπορούν πάντα να προκύψουν από τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής, αν καταλαβαίνετε το νόημα. Συμπληρώσαμε έναν πίνακα που περιέχει σύντομες πληροφορίες για κάθε διαδικασία, περιγραφή, τύπους και σκευάσματα. Πώς αλλάζει η εσωτερική ενέργεια ενός σώματος όταν ψύχεται;
(Απάντηση: Το U μειώνεται)
2) Το αέριο στο δοχείο συμπιέστηκε, εκτελώντας έργο 30 J. Η εσωτερική ενέργεια του αερίου αυξήθηκε κατά 25 J. Τι έγινε με το αέριο;
(Απάντηση: το αέριο που απελευθερώνεται Q = 5 J στο περιβάλλον)
Ένα ιδανικό αέριο μεταφέρεται από την κατάσταση 1 στην κατάσταση 3, επειδή φαίνεται στο γράφημα. Ποιο είναι το έργο που κάνει το αέριο; (Απάντηση: 2Π 0 V 0 )
4. Ανεξάρτητη επίλυση του προβλήματος
Πρόβλημα: Σε έναν κατακόρυφα τοποθετημένο κύλινδρο κάτω από το έμβολο υπάρχει ένα αέριο στα T = 323 K, που καταλαμβάνει όγκο V 1 = 190 cm 3 . Μάζα εμβόλου M=120 kg, εμβαδόν S=50 cm 2 . Ατμοσφαιρική πίεση σελ 0 = 100 kPa. Το αέριο θερμαίνεται στους T=100 K.
ΕΝΑ . Προσδιορίστε την πίεση αερίου κάτω από το έμβολο.
ΣΙ. Πόσο θα αλλάξει ο όγκος που καταλαμβάνει το αέριο μετά τη θέρμανση;
ΣΕ. Βρείτε το έργο που κάνει το αέριο κατά τη διαστολή.
Συνοψίζοντας τη λύση στο πρόβλημα και εργασία στο μάθημα. Βαθμολογία:
5. Εργασία για το σπίτι.§ 81 σχολικού βιβλίου.
- Άσκηση 15 (8, 9).
- Μάθετε τον πίνακα.
6. Αντανάκλαση. Σε κάθε μαθητή δίνεται ένα χαμογελαστό πρόσωπο και πάνω του σχεδιάζεται το απαιτούμενο χαμόγελο. Με βάση τον αριθμό των χαμόγελων, μπορείτε να απαντήσετε στην ερώτηση: Ήταν αυτό το μάθημα επιτυχία;
Λογοτεχνία
- Myakishev G.Ya., B.B. Bukhovtsev, N.N. Φυσική-10: Εγχειρίδιο για τη 10η τάξη των ιδρυμάτων γενικής εκπαίδευσης. – Μ.: Εκπαίδευση, 2005.
- Nebukin N.N. Συλλογή προβλημάτων επιπέδου στη φυσική. Μ.: Εκπαίδευση, 2006.
- Ενιαία Κρατική Εξέταση 2008. Φυσική. Ομοσπονδιακή τράπεζα εξεταστικού υλικού. Comp. Demidova M.Yu., Nurminsky I.N. – Μ.: Eksmo, 2008.
- Ψηφιακές εκπαιδευτικές πηγές .
- Ανάπτυξη μαθήματος για τον καθηγητή φυσικής Σ.Ν. Hutsil.
Στόχος του μαθήματος: Εξετάστε τις ισοδιεργασίες από μια νέα ενεργειακή σκοπιά.
Στόχοι μαθήματος:
Δημιουργήστε μια σύνδεση μεταξύ των αλλαγών στην εσωτερική ενέργεια του συστήματος, της εργασίας και της ποσότητας θερμότητας που μεταδίδεται στις ισοδιεργασίες στα αέρια.
Εξετάστε την αδιαβατική διαδικασία και παραδείγματα αδιαβατικών διεργασιών στην τεχνολογία και τη φύση.
Ανάπτυξη δεξιοτήτων και ικανοτήτων για την επίλυση τυπικών προβλημάτων σχετικά με το θέμα.
Η πρόοδος του μαθήματος.
Εργασία για το σπίτι §81, 80 άσκηση 15(9-12).
Ενημέρωση γνώσεων:
| Δάσκαλος | Φοιτητής |
| 1. Τι θέμα μελετάμε; | Θερμοδυναμική. |
| 2. Ποια νέα πράγματα μάθατε; | Υπολογίστε την εσωτερική ενέργεια για ένα μονοατομικό, διατομικό και πολυατομικό αέριο και εργαστείτε στη θερμοδυναμική: ∆U=3mR∆T/2M; ∆U=5mR∆T/2M; ∆U=6νR∆T. A = p (V 2 - V 1); A = ρ·∆V; A = νR∆T A= νRTln(V 2 /V 1) |
| 3. Δώστε την έννοια της εσωτερικής ενέργειας. | Η εσωτερική ενέργεια ενός μακροσκοπικού σώματος είναι ίση με το άθροισμα των κινητικών ενεργειών της τυχαίας κίνησης των μορίων (ή ατόμων) του σώματος και των δυνητικών ενεργειών αλληλεπίδρασης όλων των μορίων μεταξύ τους (αλλά όχι με τα μόρια άλλων σωμάτων ). |
| 4. Να διατυπώσετε το νόμο της διατήρησης της ενέργειας. | Η ενέργεια στη φύση δεν εμφανίζεται από το τίποτα και δεν εξαφανίζεται: Η ποσότητα της ενέργειας είναι σταθερή, αλλάζει μόνο από τη μια μορφή στην άλλη. |
| 5. Να διατυπώσετε τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο για τις εξωτερικές δυνάμεις. | Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας ενός συστήματος κατά τη μετάβασή του από τη μια κατάσταση στην άλλη είναι ίση με το άθροισμα του έργου των εξωτερικών δυνάμεων και της ποσότητας θερμότητας που μεταφέρεται στο σύστημα: ∆U = A + Q |
| 6. Διατυπώστε τον πρώτο νόμο της θερμοδυναμικής όταν το σύστημα λειτουργεί μόνο του. | Η ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται στο σύστημα πηγαίνει για να αλλάξει την εσωτερική του ενέργεια και να εκτελέσει εργασίες σε εξωτερικά σώματα από το σύστημα: Q = ∆U + A ´ |
| 7. Ας θυμηθούμε από ποιες μακροσκοπικές παραμέτρους χαρακτηρίζεται; | V - όγκος P - πίεση T - θερμοκρασία |
| 8. Ποια εξίσωση συσχετίζει όλες τις μακροσκοπικές παραμέτρους; | Εξίσωση Mendeleev–Clapeyron p·V = νRT |
| 9. Ποιοι νόμοι αερίων μπορούν να εξαχθούν από αυτή την εξίσωση; | T - σταθερό ισοθερμικό V - const ισοχορική P - const ισοβαρικό |
Εκμάθηση νέου υλικού.
Ας συμπληρώσουμε τον πίνακα που ετοιμάσαμε για το σημερινό μάθημα.
Όνομα διαδικασίας
Πρόγραμμα διαδικασίας
Μαθηματική σημειογραφία του νόμου
Αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια
Το φυσικό νόημα της γραφής του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής
| Δάσκαλος | Φοιτητής |
| Σε ποια ισοθερμική διαδικασία εισαγάγαμε για πρώτη φορά που παραμένει σταθερή; | Ισόθερμο, η θερμοκρασία δεν αλλάζει. |
| Τι δεν θα αλλάξει εκτός από τη θερμοκρασία, νομίζετε; Κοιτάμε τον πίνακα; | Εσωτερική ενέργεια. |
| Τι αντιπροσωπεύει το γράφημα μιας ισοθερμικής διεργασίας; | Υπερβολή. |
| Ισόθερμη διαστολή, πού κατευθύνεται η υπερβολή; Ισόθερμη συμπίεση, ποιες δυνάμεις θα κάνουν τη δουλειά, πού θα κατευθυνθεί η ισόθερμη, τι θα γίνει με τον όγκο; | Η ισόθερμη θα κατευθυνθεί από πάνω προς τα κάτω. Οι εξωτερικές δυνάμεις θα κάνουν δουλειά Η ισόθερμη θα κατευθυνθεί προς τα πάνω, η ένταση θα μειωθεί. |
| Πώς γράφεται μαθηματικά ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής; | Q = A´ |
| Ας προσπαθήσουμε να διατυπώσουμε αυτόν τον νόμο. | Όλη η θερμότητα που μεταφέρεται στο αέριο χρησιμοποιείται για την εκτέλεση εργασιών. |
| Κοιτάμε σωστά την οθόνη, σημειώνουμε προσεκτικά γρήγορα στο σημειωματάριο, αλλά μόνο για επέκταση και για συμπίεση θα τη συμπληρώσουμε μόνοι μας στο σπίτι. | |
| Ο νόμος του Καρόλου, για ποια διαδικασία; Ποια μακροσκοπική παράμετρος δεν αλλάζει; | Για ισοχορικό. V - όγκος |
| Πώς θα εμφανίζεται το γράφημα στους άξονες P(V). Ισοχωρική θέρμανση; Ισοχωρική ψύξη; | Μια ευθεία γραμμή που δείχνει προς τα πάνω. Ευθεία γραμμή προς τα κάτω. |
| Τι μπορούμε να πούμε για την ενέργεια; Σχετικά με το έργο του αερίου; Κοιτάμε τον πίνακα. Μπράβο. | Αλλαγές. Δεν γίνεται δουλειά γιατί δεν αλλάζει η ένταση. |
| Πώς θα γραφτεί μαθηματικά ο πρώτος νόμος; θερμοδυναμική; | ∆U = Q Η εσωτερική ενέργεια του αερίου αυξάνεται λόγω της παρεχόμενης θερμότητας. |
| Για ποια διαδικασία χρειαζόμαστε μια σύνδεση μεταξύ των αλλαγών της εσωτερικής ενέργειας, της εργασίας και της ποσότητας θερμότητας; Τι μπορεί να ειπωθεί για τη μαθηματική σημειογραφία αυτού του νόμου; Κοιτάμε την οθόνη, τη γεμίζουμε για ισοβαρή θέρμανση και τη γεμίζουμε στο σπίτι για ψύξη. | Για ισοβαρικό. Η καταχώρηση δεν θα αλλάξει. |
| Στη φύση και την τεχνολογία, πρέπει να αντιμετωπίσουμε διαδικασίες απουσίας ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον. Η διαδικασία μεταβολής του όγκου και της πίεσης ενός αερίου απουσία ανταλλαγής θερμότητας με το περιβάλλον ονομάζεται αδιαβατική. Εφόσον δεν υπάρχει ανταλλαγή θερμότητας, το σύστημα δεν λαμβάνει; | Ποσότητα θερμότητας Q = 0 |
| Μπράβο! Πώς μπορούμε να γράψουμε το νόμο μαθηματικά εάν το ίδιο το σύστημα κάνει τη δουλειά; | ∆U = - A´ Η εσωτερική ενέργεια ενός αερίου μειώνεται λόγω του γεγονότος ότι το ίδιο το αέριο λειτουργεί. Το αέριο ψύχεται. |
| Πώς θα διαβαστεί ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής εάν το έργο εκτελείται από εξωτερικές δυνάμεις; | Η εσωτερική ενέργεια ενός αερίου αυξάνεται λόγω του γεγονότος ότι γίνεται εργασία στο αέριο. Το αέριο θερμαίνεται. ∆U=A |
| Ας δούμε τον πίνακα για να δούμε πώς μοιάζει το adiabat, απεικονίζεται πιο απότομο από το ισόθερμο. Πού συναντάμε την αδιαβατική διαδικασία; Διαβάστε την πρώτη σειρά σελ.208 2η παράγραφο από κάτω Δεύτερη σειρά σελ.208 1 παράγραφος από κάτω Τρίτη σειρά σελ.209 1 παράγραφος από πάνω | Στα Diesel Σε μηχανές υγροποίησης αερίου Σχηματισμός σύννεφων. |
| Συνοψίζοντας, τι πρέπει να μάθουμε; Διαβάζουμε την τελευταία παράγραφο στο τέλος της §80 σελ. 209, ανάμεσα στις γραμμές. |
Μπράβο! Διορθώνουμε, ή μάλλον Αναπτύσσουμε δεξιότητες και ικανότητες για την επίλυση τυπικών προβλημάτων
- VKontakte 0
- Google+ 0
- ΕΝΤΑΞΕΙ 0
- Facebook 0
