Термодинамика

                                   Основи термодинаміки.        10 кл.

Урок № 1

Тема: Внутрішня енергія. Два способи зміни внутрішньої енергії тіл.

Мета:   -  Поглибити знання учнів про  внутрішню енергію, вчити розраховувати внутрішню

                 енергію одноатомного газу, пояснити практичне використання поняття «внутрішня

                  енергія»,  зміна внутрішньої енергії, енергія в побуті та на виробництві.

-  Домогтися усвідомлення учнями універсальності закону збереження і  

     перетворення енергії на прикладі механічних та теплових процесів.

 -  Формувати науковий світогляд учнів.

Обладнання: колба, рідинний манометр, спиртівка, сірники.

Тип: урок вивчення нового матеріалу.

Д.з:  §.      Впр. №         Підготувати повідомлення «Теплові явища в побуті,                    

         та на виробництві». Підготовка до підсумкового заняття (доповнення  № 1).                                                  

Структура уроку:

1.      Організаційний момент.

2.      Актуалізація базових знаний.

3.      Мотивація учбової діяльності.

4.      Вивчення нового матеріалу.

5.      Закріплення нових знаний и умінь учнів.

6.      Підсумок уроку.                                                                             

                                   Хід уроку.                                                   

I. Організаційний момент.

     Черговий учень повідомляє про наявність учнів та перевіряє обладнання кожного учня до уроку: підручник, збірник задач, зошит, лінійка, олівець тощо. (Такі хвилинні перевірки дають можливість вчителю не відволікатись в подальшій роботі уроку.)                                       II. Актуалізація базових знань (матеріал 8кл.)                              

1. Яка енергія називається внутрішньою?

2. З яких видів вона складається?                   

3. Способи зміни «внутрішньої енергії»:

    1. Виконати роботу:             

1.а) Як зміниться внутрішня енергія тіла, якщо над ним виконати роботу?                          

1.б) Як зміниться внутрішня енергія тіла, якщо тіло виконає роботу?

    2. Теплопередача.

III. Мотивація учбової і пізнавальної діяльності.

З матеріалів  8 кл. ми знаємо, що таке внутрішня енергія, як її можна змінити, з яких видів енергії вона складається, а от як вирахувати внутрішню енергію системи ми будемо вивчати на цьому уроці.                                                                                                                                                                                           

                                 

IV. Новий матеріал.                                                                                   

Примітка: використовуючи матеріал §    ( 8 кл;  розділ 4 § 43, §44) учні разом з вчителем складають опорний конспект.(Враховуючи те, що частково даний матеріал вивчався, більше повинні працювати учні.)                                                                                         

Внутрішня енергія – це енергія взаємодії і руху частинок, з яких складається  тіло.                               

                                             Е_к – хаотичного  руху частинок               

                                                          

Внутрішня енергія                                                      

                                            Е_р – взаємодія частинок 

                                                                                        

Дослід: Зміна внутрішньої енергії  газу./З допомогою манометра./

Обладнання: водяний манометр, скляна колба с пробкою і пропущений через неї відрізок скляної трубки, резинова трубка, штатив с коротким стояком та лапкою, спиртівка, сірники, ацетон.                                                             

          Колбу декілька секунд нагрівають на спиртівці,

                                      і відразу ж  видно, що показники манометра міняються.                                      

                        Пояснити:                                             

1. Чому в колбі при нагріванні збільшується тиск?

2. Що відбувається  всередині колби з частинками?

Цей спосіб ми називаємо теплопередача. А як можна змінити внутрішню енергію колби  другим способом?

Учні пропонують потерти колбу, тобто виконати роботу над тілом.

Що повинно статися?

Дослід: Потріть колбу, спостерігайте за манометром. /Примітка: попередньо переконайтесь, що колба достатньо охолола/.

Закон збереження енергії …          

µ∆

Внутрішня енергія одноатомного ідеального газу.

Ідеальний газ – це …                            m v²                              3кТ

                         E_p = 0                     Ек = -----  ;          Ек = -----

      U                                                         2                           2

                        E_k · N                                                                

            N – число частинок

             3m RT

      U = -------      -   внутрішня енергія одноатомного ідеального газу.

               2 µ

      3m R ∆T               зміна внутрішньої енергії одноатомного

      ∆ U =    ----- ---                ідеального газу

                           2 µ 

U залежить від T і V.

U енергія входить в загальний баланс енергетичного перетворення.

U можна змінити:

а) виконати роботу над тілом.

б) теплопередачею.

    Теплопередача:

          Теплопровідність -

          Конвекція -

          Випромінювання -

U = Q – зміна внутрішньої енергії = кількості теплоти одержаної (або відданої) тілом.

Q  - [Дж]                                                                                  

Q = cm (t₂ –t₁) нагрівання, охолодження.                          

Q = λm – плавлення, кристалізація.                                

Q = Lm – випаровування, конденсація.                                     

Q = gm – згорання палива.

                                                                                  

Використання внутрішньої енергія в побуті, на виробництві.

теплопередача:

1. Приготування їжі, використовуючи побутові прилади: газову плиту чи електроплитку.

2. Приготування чаю на газовій плиті.

? Чи можна  нагріти стакан чаю, якщо газу та електроенергії немає, дрова закінчились?

! Виконати роботу над стаканом чаю, тобто потерти його!

 Правда – коли  той чай нагріється? Та це вже друге питання…

                                                                                                                     

V. Закріплення матеріалу.

1. Чим відрізняється внутрішня енергія   реального газу від ідеального.

ідеал. газ   U = E_k    руху   частинок.

                                                               E_k

           реал. газ   U             E_р

2. В балоні  знаходиться газ, аргон масою 5кг при температурі Т = 300 К. Чому дорівнює внутрішня енергія газу.

m = 5кг                                  

T = 300 K

µ = 40·10^-3 кг/моль

R = 8,81Дж/К.моль

U - ?

3. Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання і плавлення люду масою 2 кг взятого при t = -10⁰C и послідуючим нагріванням води до 30⁰С.

m = 2 кг                           Q = Q₁+Q₂+Q₃

С_л = 2100 Дж/ кг К

С_в = 4200 Дж/ кг К

λ = 330 кДж/кг

t₁ = -10⁰C

t₂ =  0⁰C

t₃ = 30⁰C

Q - ?

4. Яка фізична помилка допущена в вірші:

Вона жила і по склу текла,

Та раптом її морозом окувало.

І непорушною льодинкою, капля стала.

І в світі поменшало тепла.

VI.  Підсумок уроку.

1.      Чи залежить  внутрішня енергія одноатомного ідеального газу від маси газу, молярної маси, температури?

2.      Систему перевели зі стану 1 в 2 і назад в стан 1. Як при цьому змінялась внутрішня енергія?

3.      Сформулюйте закон збереження енергії для ідеального газу.

4.      В чому різниця молекулярно-кінетичної і термодинамічної трактовок поняття внутрішня енергія?

Д.з:  §   . Впр.      Підготувати повідомлення «Теплові явища в побуті,                   

               на виробництві». Підготуватись до самостійної роботи (доповнення  №       ).

               Підготувати інформацію про «Вічні двигуни».