Тема урока: Повторение темы «Термодинамика». Дидактическая цель: сформулировать первый закон термодинамики и рассмотреть его применение при различных процессах Урок повторение применение первого закона термодинамики

Цель урока: изучить практическое применение первого закона термодинамики к газовым процессам.

Задачи.

образовательные:

показать переход от общих знаний первого закона термодинамики к конкретным газовым законам;
рассмотреть применение полученных знаний, при решении конкретных задач;
показать необходимость переноса знаний математики на другие предметы, в частности физику;

развивающие:

развивать умения сравнивать, анализировать, обобщать, делать вывод;
развивать умения осуществлять перенос знаний и умений в новой нестандартной ситуации;

воспитательные:

повысить интерес к физике, как к науке, объясняющей огромное количество окружающих явлений и объединяющей в себе знания множества других наук;
формировать коммуникативные и деловые качества при работе в малых группах.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 4

г.Ак-Довурака

Применение первого закона термодинамики к различным процессам

Урок по физике

10 класс

«Применение первого закона термодинамики к различным процессам»

учитель физики Кужугет М.Ш.

Ак-Довурак-2017

Цель урока: изучить практическое применение первого закона термодинамики к газовым процессам.

Задачи.

образовательные:

показать переход от общих знаний первого закона термодинамики к конкретным газовым законам;
рассмотреть применение полученных знаний, при решении конкретных задач;
показать необходимость переноса знаний математики на другие предметы, в частности физику;

развивающие:

развивать умения сравнивать, анализировать, обобщать, делать вывод;
развивать умения осуществлять перенос знаний и умений в новой нестандартной ситуации;

воспитательные:

повысить интерес к физике, как к науке, объясняющей огромное количество окружающих явлений и объединяющей в себе знания множества других наук;
формировать коммуникативные и деловые качества при работе в малых группах.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор.

План урока

1. Организационный момент.

2. Фронтальный опрос и изучение нового материала.

Подготовка учащихся к изучению новой темы, путем повторения предыдущей.

Какие изопроцессы вы знаете?
Какие макропараметры могут быть неизменными?
Определите соответствие между названием изопроцесса и соответствующим законом

Определите соответствие между названием изопроцесса и соответствующим графиком

Изотермический процесс
Изобарный процесс
Изохорный процесс

Давайте всё о чем мы сейчас говорили, оформим в виде таблицы, повторяя всё ещё раз для каждого процесса.

Познакомимся с ещё одним процессом, о котором раньше не говорили.

Адиабатный процесс . Процесс, совершаемый без теплообмена с окружающей средой Q = 0.

Формулировка: Изменение внутренней энергии газа происходит путём совершения работы. Давайте запишем необходимое в нужные клетки нашей таблицы и посмотрим иллюстрацию к данному закону.

Вопрос классу: Сформулируйте первый закон термодинамики?

(Ответ: Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую. Закон сохранения и превращения энергии, распространенный на тепловые явления, носит название первого закона термодинамики).

Что он показывает? (Ответ: от каких величин зависит изменение внутренней энергии)

Q = U + А 1

Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами)

Теперь заполним последние строки нашей таблицы. Запишем для каждого изопроцесса 1-й закон термодинамики. Эти формулы можно не запоминать, а всегда вывести из первого закона термодинамики, если вы понимаете смысл. Мы с вами заполнили таблицу, которая содержит краткую информацию о каждом процессе, описание, формулы и формулировки. Как изменяется внутренняя энергия тела при его охлаждении?

(Ответ: U уменьшается)

2) Газ в сосуде сжали, совершив работу 30 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличивается на 25 Дж. Что произошло с газом?

(Ответ: газ отдал окружающей среде Q = 5 Дж)

Идеальный газ переводят из состояния 1 в состояние 3, т.к. показано на графике. Чему равна работа, совершенная газом? (Ответ: 2P 0 V 0 )

4. Самостоятельное решение задачи

Задача: В вертикально расположенном цилиндре под поршнем находится газ при Т=323 К, занимающий объём V 1 = 190 см 3 . Масса поршня М=120 кг, его площадь S=50 см 2 . Атмосферное давление р 0 = 100 кПа. Газ нагревается на T=100 К.

А . Определите давление газа под поршнем.

Б. На сколько изменится объём, занимаемый газом, после нагревания?

В. Найдите работу газа при расширении.

Подведение итогов решения задачи и работы на уроке. Выставление оценок:

5. Домашнее задание. § 81 учебника.

Упражнение 15 (8, 9).
Выучить таблицу.

6. Рефлексия. Каждому ученику раздаётся смайлик и на нём рисуется нужная улыбка. По количеству улыбок можно ответить на вопрос: Удался ли данный урок?

Литература

Мякишев Г.Я., Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский. Физика-10: Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений. – М.: Просвещение, 2005.
Небукин Н.Н. Сборник уровневых задач по физике. М.: Просвещение, 2006.
ЕГЭ 2008. Физика. Федеральный банк экзаменнацилнных материалов. Сост. Демидова М.Ю., Нурминский И.Н. – М.: Эксмо, 2008.
Цифровые образовательные ресурсы .
Разработка урока учителя физики С.Н. Гуцил.

Цель урока: сформулировать закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления, привести данные об истории открытия закона, развивать умение решения задач с использованием закона сохранения энергии для тепловых процессов.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы

Вариант – 1

1. Что называют внутренней энергией тела?

2. Формула для вычисления работы газа.

3. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа от каких величин находится в зависимости?

4. 4. Какая физическая величина вычисляется по формуле 3Р V/2 ?

5. При постоянном давлении 105 Па объем воздуха, находящийся в квартире, увеличился на 20дм³. Газ при этом совершил работу, найти чему она равна? (2 кДж)

Вариант – 2

1. Что называется количеством теплоты?

2. Запишите формулу для расчета внутренней энергии.

3. Когда работа газа считается положительной, а в когда – отрицательной?

4. Какая физическая величина вычисляется по формуле 3 γ RT/2?

5. Какую работу

Совершают внешние силы при сжатии газа от 0,3 м³ до 0,1 м³, если давление при этом остается неизменным и равным 100 кПа? (20 кДж)

Обсуждение вопросов

1. Как вычислить количество теплоты, нужное для нагревания тел на определенную температуру?

2. Что называется удельной теплоемкостью?

3. Как вычислить количество теплоты, нужное для превращения жидкости массой m, взятой при температуре кипения, в пар?

4. Какая величина является удельной теплотой парообразования? Конденсации?

5. Какую формулу применяют для расчета количества теплоты, нужного для того, чтобы расплавить кристаллическое тело массой m, взятое при температуре плавления.

6. Какая величина является удельной теплотой плавления?

7. В каких случаях в формулах используется знак минус (–)?

Изучение нового материала

1. Историческая справка

В середине 19 века на основе работ, выполненных несколькими учеными (независимо друг от друга) был сформулирован закон сохранения энергии для тепловых процессов. Этот закон, позднее, получил название: «Первого закона термодинамики». Немецкий ученый Р. Майер выдвинул теоретические предпосылки закона. Английский физик Д. Джоуль провел его опытные обоснования и измерения. Немецкий ученый Г. Гельмгольц получил математическую формулу закона, обобщил и распространил, полученные результаты на все явления природы.

2. Формулировка 1-го закона термодинамики для случаев, если:

а) работа совершается над газом: Δ U = Q + A;

б) работу совершает газ: Δ U = Q – A;

3. Объяснение невозможности создания вечного двигателя.

Если Q = 0; то ΔU = – A или – ΔU = A. То есть двигатель перестанет работать, если будет исчерпан весь запас внутренней энергии. Первый закон термодинамики объясняет теоретическую невозможность создания вечного двигателя. Но еще до открытия этого закона многовековая практика привела ученых к выводу: нельзя совершать работу без затраты внешней энергии.

Так еще Леонардо да Винчи писал: «О, искатели постоянного двигателя, сколько пустых проектов создали вы в подобных поисках».

В 1775 году Французская академия наук заявила: « Построение вечного двигателя абсолютно невозможно», – и перестала рассматривать любые проекты вечных двигателей.

Закрепление изученного материала

Задача. Чему равна работа, совершенная газом, взятым в количестве 2моль, если нагревание его на 50 К происходит при V = соnst? Изменилась ли его внутренняя энергия при этом?

Решение. Aʹ= P ΔV = m К ΔT/M = γ RΔT; Aʹ = 2·8,31·50 = 831 (Дж)

ΔU = 3 m RΔT/2 M = 3γ RΔT/2 ΔU = 1246 (Дж)

Q = ΔU + Aʹ Q = 2077 (Дж)

Подведем итоги урока.

Домашнее задание: §80, упр. 15 №3, 11.

Цель урока: продолжить формирование умения выполнять термодинамическое описание процессов: вычисление работы, количества теплоты, внутренней энергии и других параметров системы, развивать навыки самостоятельно мыслить, решать задачи...
Цель урока: проконтролировать знания и умения учащихся, приобретенные ими при изучении данной темы. Ход урока Организационный момент. Выполнение контрольной работы. Вариант – 1 (уровень –...
Цель урока: сформировать представление о внутренней энергии тела как функции состояния тела, установить зависимость внутренней энергии идеального газа от макроскопических параметров, продолжить формирование умения применять...
Цель урока: вывести формулу для определения работы расширяющегося газа при постоянном давлении, познакомить учащихся с геометрической интерпретацией работы для изобарного процесса и в случае, когда...
Цель урока: продолжить изучение 1-го закона термодинамики, рассмотреть изопроцессы с новой, энергетической точки зрения, дать понятие об адиабатическом процессе, познакомить учащихся с алгоритмом решения задач...
Цель урока: установить зависимость между двумя термодинамическими параметрами при неизменном значении третьего, формировать умение объяснять законы с молекулярной точки зрения, научится изображать графики изопроцессов. Ход...
Цель урока: выяснить условия работы тепловых двигателей, обосновать невозможность создания вечного двигателя второго рода, сформировать понятие об идеальной тепловой машине Карно, формировать умение рассчитывать КПД...
Люди учатся у животных Индия, в которой родился Киплинг, была английской колонией. И маленький Редьярд чувствовал себя бабу, властелином двух миров – мира белых господ...
Цель урока: ознакомить учащихся со вторым законом термодинамики, устанавливающим реально возможное направление протекания процессов в макроскопических системах, объяснить факт необратимости процессов в природе на основе...

Обобщающий урок по теме «термодинамика» Ум заключается не только в знании, но и умении прилагать знание на деле. Аристотель Цель урока: повторить основные понятия темы «Термодинамика», продолжить формирование умений описывать термодинамические процессы физическими величинами и законами, раскрыть роль и значение тепловых двигателей в современной цивилизации, уделить внимание контролю знаний учащихся. Ход урока: 1)Фронтальный опрос; 2)Выполнение заданий на соответствия; 3)кроссворд; 4)Решение задач; 5)Тест 6)Итог урока, д/з 1. Что такое внутренняя энергия тела? Ответ: Внутренняя энергия тела U - это физическая величина, равная сумме кинетических энергий беспорядочного движения всех молекул тела и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом. 2. По какой основной формуле мы можем рассчитать внутреннюю энергию идеального одноатомного газа? Ответ: U 3 m 2 M RT внутренняя энергия одноатомного идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре. 3. Если газ не одноатомный, то изменится ли формула? U 3 m 2 M RT Ответ: Если газ не одноатомный, то коэффициент перед температурой будет не, а другой, так как 3 сложные молекулы не только 2 движутся поступательно, но и вращаются. 4. Как определяется работа газа в термодинамике? Ответ: A" = pΔV работа, совершаемая газом, определяется давлением газа и изменением объема. его 5. Что такое количество теплоты? Ответ: Количество теплоты Q - это мера изменения внутренней энергии при теплообмене. 6. Напишите формулы для нахождения количества теплоты и объясните, какие величины входят в формулы. Ответ: 1. Q = cm Δ t – при нагревании и охлаждении тела массой m; с – удельная теплоёмкость тела; 2. Q = ± r m – при испарении и конденсации; r – удельная теплота парообразования; 3. Q = ± λ m – при плавлении и кристаллизации; λ – удельная теплота плавления. 7. Сформулируйте первый закон термодинамики. Ответ: ΔU = A + Q (Q = ΔU + A´) Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе. 8. О чём говорит второй закон термодинамики? Ответ: невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах (Клаузиус). 9. Тепловые машины - что это за устройства? Ответ: Тепловые машины - устройства, которые превращают внутреннюю энергию топлива в механическую. 10. Как можно рассчитать КПД тепловой машины? Ответ: η= Q1 Q 2 - КПД теплового двигателя Q 1 равен отношению работы газа к количеству теплоту, полученного от нагревателя. 11. Какую роль и значение имеют тепловые двигатели в современной цивилизации? К каждой позиции первого столбца подберите позицию второго столбца Р Т V m M ν R NA k t 10C 1 г/моль 1 кг 1 м3 1К 1,38*10-3Дж/К 6,02*1023моль-1 8,31 Дж/(моль*К) 1 моль-1 1 Па Поставьте соответствие между физическими величинами и единицами их измерения (в СИ) 1.масса газа [ Дж] 2.внутренняя энергия [Па] 3.давление газа [м3 ] 4.Количество вещества [ кг] 5.объем газа 6. абсолютная температура [моль] [K] Вспомним понятия!!! Кроссворд(в программе exele) Задача 2. Определите работу газа в циклическом процессе, показанном на рисунке. Решение А=S А =0 Дж 12 А23=0,5*0,1=0,05 Дж А31=0,05+(0,2-0,1)/2=0,1 Дж А=0,05 Дж Ответ А=0,05 Дж Задача 1. В одном цикле работы теплового двигателя его рабочее тело получает от нагревателя количество теплоты 1,5 МДж. Какое количество теплоты оно отдает за цикл холодильнику, если КПД двигателя 0,2? Чему равна работа, совершаемая этим двигателем за 1 цикл? Ответ Решение η=(Q1- IQ2I)/Q1 Q2=(1- η) Q1 Q2=(1-0,2)*1,5МДж=1,2 МДж η=A/Q1 А= η*Q1 А= 0,2*1,5 МДж=0,3 МДж Ответ: 1,2 МДж; 0,3 МДж Определить температуру в конце такта сжатия в двигателе, если при этом давление увеличивается в 50 раз, а объем уменьшается в 15 раз Тест. Вариант.1 1. Над телом совершена работа внешними силами, и телу передано кол-во теплоты. Чему равно изменение внутренней энергии тела? А) ΔU = A Б) ΔU = Q В) ΔU = A + Q Г) ΔU = А - Q Д) ΔU = Q - A Вариант 2. 1. Тело получило количество теплоты и совершило работу. Чему равно изменение внутренней энергии тела? А) ΔU = Q - A‘ Б) ΔU В) ΔU Г) ΔU Д) ΔU = A" – Q = A" + Q = A" =Q Вариант 1. Вариант 2. 2. Идеальному газу передаётся количество теплоты таким образом, что в любой момент времени переданное количество теплоты равно работе, совершённой газом. Какой процесс осуществлен? А) Адиабатный Б) Изобарный В) Изохорный Г) Изотермический Д) Это мог быть любой процесс Е) Никакого процесса не было 2. Идеальный газ передал окружающим телам кол-во теплоты таким образом, что в любой момент времени переданное количество теплоты равно изменению внутренней энергии тела. Какой процесс был осуществлен? А) Изотермический Б) Изохорный В) Изобарный Г) Адиабатный Д) Это мог быть любой процесс Е)Никакого процесса не было Вариант 1. 3. Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 в процессе, представленном на диаграмме p –V рисунка 1. Какая работа совершена в этом процессе? Вариант 2. 3. Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 в процессе, представленном на диаграмме p –V рисунка 1. Какая работа совершена в этом процессе? А) Газ совершил работу 200 Дж. Б) Внешние силы совершили работу над газом 200 Дж. В) Газ совершил работу 400 Дж. Г) Внешние силы совершили работу над газом 400 Дж. Д) Работа равна нулю. А) Газ совершил работу 200 Дж. Б) Внешние силы совершили работу над газом 200 Дж. В) Газ совершил работу 400 Дж. Г) Внешние силы совершили работу над газом 400 Дж. Д) Работа равна нулю. Вариант 1. 4. Что служит рабочим телом в двигателе автомобиля? А) Воздух Б) Вода В) Бензин Г) Поршень Д)Цилиндр Вариант 2. 4. Что служит рабочим телом в реактивном двигателе самолёта? А) Турбина Б) Вода В) Горючее Г) Воздух Д) Крылья Вариант 1. 5. Какое максимально возможное КПД тепловой машины, использующей нагреватель с температурой 427°С и холодильник с температурой 27°С? А) ~ 0,06 Б) ~ 0,57 В) ~ 0,94 Г) ~ 0,43 Д) ~ 0,70 Вариант 2. 5. Какое максимально возможное КПД тепловой машины, использующей нагреватель с температурой 527°С и холодильник с температурой 27°С? А) ~ 0,95 Б) ~ 0,73 В) ~ 0,38 Г) ~ 0,63 Д) ~0,05 Вариант 1. 6. Идеальный одноатомный газ неизменной массы совершает циклический процесс, показанный на рисунке. За цикл от нагревателя газ получает количество теплоты Qн=8 кДж. Чему равна работа газа за цикл? р 1 Вариант 2. 6. Один моль одноатомного идеального газа совершает процесс 1-2-3,где Т0=100к. На участке2-3 к газу подводят количество теплоты Q=2,5 кДж. Найдите отношение работы А123, совершаемой газом в ходе процесса, к количеству теплоты Q123, поглощенному газом т 3т 2 2Ро 0 Ро т 0 3 v 0 3v 0 v р Д/з Повторить понятия, формулы. Индивидуальные задания по задачнику.

Физический диктант. 1. Какая физическая величина наз. внутренней энергией? 2. В каких единицах измеряется внутренняя энергия? 3. Запишите формулу для нахождения внутренней энергии идеального одноатомного газа. 4. Функцией каких величин является внутренняя энергия реальных газов? 5. Назовите способы изменения внутренней энергии. 6. Что такое количество теплоты? 7. Как называется вид теплообмена при котором энергия передается с потоком воздуха или жидкости? 8. Как изменяется внутренняя энергия газов при расширении?

9. Найдите работу газа и работу внешних сил над газом по данному графику. Р,Па V,м Сравните работу газа А 1 и А 2 на графиках. Р VV P

Лабораторная работа. «Изменение внутренней энергии тела при совершении работы». Порядок выполнения работы: 1. Налейте в пробирку немного воды и измерьте ее температуру. Сделайте запись в тетради t1=. 2. Закройте пробирку пробкой и заверните в бумагу. Энергично встряхивайте воду в пробирке в течении с. 3. Откройте пробирку и снова измерьте температуру воды t2= 4. Сделайте выводы, ответив на вопросы: - Как изменилась внутренняя энергия воды во время опыта? Почему? - Каким способом вы изменяли внутреннюю энергию воды? Какие превращения энергии здесь происходили? - Зачем пробирку с водой необходимо было заворачивать в бумагу во время опыта?

Закон сохранения энергии был открыт в середине 19 века. Майер Юлиус Роберт () Немецкий естествоиспытатель, врач. Первым сформулировал закон сохранения энергии. Идеи и приоритет Майера долгое время не были признаны.

Закон сохранения энергии был открыт в середине 19 века. Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд () Немецкий ученый, автор фундаментальных трудов по физике, биофизике, физиологии, психологии. Впервые математически обосновал Закон сохранения энергии, показав его всеобщий характер.

Закон сохранения энергии был открыт в середине 19 века. Джоуль Джеймс Прескотт () Английский физик. Экспериментально обосновал закон сохранения энергии. Установил закон, определяющий тепловое действие электрического тока. Вычислил скорость движения молекул газа и установил ее зависимость от температуры.

Q = A Г + ΔU Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы." title="Первый закон термодинамики. или, т.к. А газа = -А внешних сил => Q = A Г + ΔU Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы." class="link_thumb"> 11 Первый закон термодинамики. или, т.к. А газа = -А внешних сил => Q = A Г + ΔU Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы. Q = A Г + ΔU Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы."> Q = A Г + ΔU Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы."> Q = A Г + ΔU Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы." title="Первый закон термодинамики. или, т.к. А газа = -А внешних сил => Q = A Г + ΔU Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы."> title="Первый закон термодинамики. или, т.к. А газа = -А внешних сил => Q = A Г + ΔU Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы.">

Из первого закона термодинамики следует невозможность создания вечного двигателя. Вечный двигатель (лат. perpetuum mobile) – воображаемая, непрерывно действующая машина, которая, будучи раз запущенной, совершала бы работу без получения энергии извне. Схема одного из проектов вечного двигателя, основанного на действии сил тяжести.

ΔU=A вн +Q Решение задач. Q =A г +ΔU 1. Термодинамической системе передано количество теплоты 200 Дж. Как изменилась внутренняя энергия системы, если при этом она совершила работу 400 Дж? 2. Газ в сосуде сжали, совершив работу 30 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 25 Дж. Получил ли извне теплоту газ или отдал ее окружающей среде, и какое количество? Р 546, 549.

Цели урока:

образовательные:

развивающие:

воспитательные:

Оборудование к уроку: на каждом столе пробирка с холодной водой, термометр, бумага, теплоприёмник, жидкостной манометр, бланки с заданиями, мультимедийный проектор, ПК, экран.

Ход урока

1. Организационный момент. Приветствие, готовность к уроку.

2. Актуализация опорных знаний.

Учащиеся выполняют тестовые задания по вариантам.

Вариант 1

1. Броуновское движение - это:

А) тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц;

Б) хаотическое движение взвешенных в жидкости частиц;

В) упорядоченное движение молекул жидкости;

Г) упорядоченное движение взвешенных в жидкости частиц.

2. Какая из приведённых ниже формул позволяет рассчитать среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул газа: А) p=nkT; Б) E=3/2kT; В) p=1/3m 0 nv 2

3. Как изменится давление идеального газа при увеличении абсолютной температуры в 2 раза и объёма в 2 раза? (масса газа не изменяется)

А) увеличится в 4 раза; Б) уменьшится в 4 раза; В) не изменится; Г) увеличится в 2 раза.

4. Процесс изменения термодинамической системы при постоянном давлении называют: А) изотермическим; Б) изохорным; В) изобарным.

5. Какое выражение соответствует закону Бойля-Мариотта:

А) V/T = const; Б) pV = const; В) p/T = const; Г) pT = const.

6. На рисунке график зависимости p(V), m = const. Какой процесс изменения газа изображён на рисунке?

А) изотермическое расширение; Б) изобарное расширение; В) изобарное сжатие; Г) изохорное нагревание.

Вариант 2

1. Какое из следующих положений противоречит основам МКТ:

А) вещество состоит из молекул;

Б) молекулы вещества движутся беспорядочно;

В) все молекулы взаимодействуют друг с другом;

Г) все молекулы вещества имеют одинаковые скорости.

2. Какая из приведённых ниже формул позволяет вычислить число частиц:

А) N=vN а; Б) v=m/M; В) p=nkT.

3. Как изменится давление идеального газа, если число молекул газа и его объём увеличится в 2 раза, а температуру оставить неизменной?

А) увеличится в 2 раза; Б) уменьшится в 2 раза; В) увеличится в 4 раза; Г) не изменится.

4. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа равна:

А) U=mRT/M; Б)U=m|M N а; В) U=3|2 v RT; Г) U=V|m RT.

5. Газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало, называется:

А) реальным; Б) абсолютным; В) идеальным; Г) свободным.

6. На рисунке график зависимости p(Т), m=const. Какой процесс изменения газа изображён на рисунке?

А) изохорное нагревание; Б) изохорное охлаждение; В) изотермическое расширение;

Г) изобарное расширение.

3. Фронтальный опыт "Изменение внутренней энергии тела при совершении работы". Приложение Слайд 2.

Приборы и материалы: пробирка химическая, термометр лабораторный, цилиндр измерительный с холодной водой, лист бумаги.

Порядок выполнения работы:

1.Налейте в пробирку 10мл воды и измерьте её температуру.

2.Закройте пробирку пробкой (или большим пальцем если нет пробки) и заверните в бумагу. Энергично встряхивайте воду в пробирке в течение 40 секунд (время заметьте по секундомеру в часах или мобильном).

3.Откройте пробирку и снова измерьте температуру воды.

4.Ответьте на вопросы:

а) Как изменилась внутренняя энергия воды во время опыта?

б) Каким способом вы изменяли внутреннюю энергию воды в опыте?

в) Зачем пробирку с водой необходимо было заворачивать в бумагу во время опыта?

г) Что можно сказать о зависимости изменения внутренней энергии тела от совершённой работы?

4. Изучение новой темы

К середине 19 века многочисленные опыты показали, что механическая энергия никогда не пропадает бесследно. Приложение Слайд 3

Нагревание тела может происходить без сообщения ему какого либо количества теплоты, а только за счет совершения работы.. В больших масштабах такое явление наблюдал в 1798 г. Б. Румфорд. При сверлении пушечного ствола, которое производили с помощью лошадей, вращавших большое сверло, Румфорд успевал вскипятить поставленный на ствол котел с водой. Румфорд предположил, что вода нагревается в процессе совершаемой при сверлении работы.

Как используя сухие кусочки дерева, можно добыть огонь, т. е. нагреть дерево до температуры, превышающей температуру его воспламенения?

Повышение температуры тела может быть вызвано как совершением работы, так и передачей количества теплоты. Приложение Слайд 4.

Закон сохранения энергии в механике:

Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую. (Падает, например, молот на кусок свинца и свинец нагревается - потенциальная энергия молота переходит в кинетическую, затем механическая энергия превратилась во внутреннюю энергия тела).

Закон сохранения и превращения энергии, распространённый на тепловые явления, носит название первого закона термодинамики.

Приложение Слайд 5.

В термодинамике рассматриваются тела, положение центра тяжести которых практически не меняется. Механическая энергия таких тел остаётся постоянной, изменяться может лишь внутренняя энергия каждого тела. Первый закон термодинамики был открыт в середине 19 века немецким учёным врачом Майером (1814-1878), английским учёным Д. Джоулем(1818 - 1889) и получил наиболее точную формулировку в трудах немецкого учёного Г Гельмгольца (1821-1894).

В общем случае при переходе системы из одного состояния в другое внутренняя энергия изменяется одновременно как за счёт совершения работы, так и за счёт передачи теплоты.

Первый закон термодинамики: Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты переданного системе:

Если система изолирована (замкнутая) то есть над ней не совершается работа (А=0) и она не обменивается теплотой с окружающими телами (Q=0). То в этом случае согласно первому закону термодинамики U=0 (U 1 = U 2).

Внутренняя энергия изолированной системы остаётся неизменной (сохраняется).

Учитывая, что A / = - А, получим Q=A / + U

Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

5.Формирование умений и навыков: Приложение Слайд 6

1. Идеальный газ получил количество теплоты, равное 300 Дж, и совершил работу, равную 100 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?

А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж

2. Идеальный газ совершил работу, равную 100 Дж, и отдал количество теплоты, равное 300 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия?

А. увеличилась на 400 Дж
Б. увеличилась на 200 Дж
В. уменьшилась на 400 Дж
Г. уменьшилась на 200 Дж

3. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом внутренняя энергия уменьшилась на 300 Дж. Каково значение количества в этом процессе?

А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 300 Дж
Г. не отдавал и не получал теплоты.

Приложение Слайд 7

4. Идеальный газ совершил работу, равную 300 Дж. При этом его внутренняя энергия

А. отдал 600 Дж
Б. отдал 300 Дж
В. получил 600 Дж
Г. получил 300 Дж

По окончании работы ученики проверяют свою работу, оценивают себя. (Ответы появляются на экране) Приложение Слайд 8.

Можно ли создать устройство “Вечный двигатель”?

Невозможность создания вечного двигателя - устройства, способного совершать неограниченное количество работы без затрат топлива или каких-либо других материалов. Если к системе не поступает теплота (Q=0), то работа A / согласно первому началу термодинамики Q=A / + U может быть совершена только за счёт убыли внутренней энергии: A / = - U. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать.

Нельзя говорить, что в системе содержится определённое количество теплоты или работы. Как работа, так и количество теплоты являются величинами, характеризующими изменение внутренней энергии системы в результате того или иного процесса, и выражаются эти величины в джоулях. Внутренняя энергия системы может изменится одинаково как за счет совершения системой работы, так и за счёт передачи окружающим телам какого-либо количества теплоты. Например, нагретый воздух в цилиндре может уменьшить свою энергию остывая, без совершения работы. Но может потерять точно такое же количество энергии, перемещая поршень, без отдачи теплоты окружающим телам. Для этого стенки цилиндра и поршень должны быть теплонепроницаемыми.

Вывод: Невозможно создать “вечный двигатель”!

6. Подведение итогов. Домашнее задание. § 56 задачи № 3, 4.