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.
Ек
– хаотичного руху частинок
Внутрішня енергія
Ер – 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
Ep = 0 Ек = ----- ; Ек = -----
U 2 2
Ek · 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 = Ek руху частинок.
Ek
реал. газ U Eр
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
Сл = 2100 Дж/ кг К
Св = 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».