урок 5. Конспект урока по теме Внутренняя энергия. Работа в термодинамике.

• Название: Конспект урока по теме Внутренняя энергия. Работа в термодинамике.
• Дата: 10.04.2022
• Размер: 238 Kb.
• Имя файла: урок 5.doc
• Тип: Конспект урока; #458759

03.02.2021г 10 класс

План конспект урока по теме: «Внутренняя энергия. Работа в термодинамике.»

Цель:

Образовательная – сформировать понятие работы в тепловых процессах и внутренней энергии, вывести формулу работы при расширении или сжатии идеального газа, дать понятие геометрического и физического смысла работы, а также, вывести формулу для определения внутренней энергии идеального газа, рассмотреть изменение внутренней энергии во всех изопроцессах происходящих в идеальном газе. уметь находить работу, совершенную газом и над газом по графикам изопроцессов, научиться применять полученные знания при решении задач.

Развивающая – развитие интеллектуальных умений и навыков: выделение главного, анализ, умение делать выводы, конкретизация; развитие творческое мышление.

Воспитывающая – повысить интерес учащихся к изучению физики; воспитывать у учащихся умение слушать товарищей, формировать и защищать свою точку зрения; воспитывать внимательность, аккуратность (записи, графики).

Оборудование: ноутбук, презентация

Ход урока:

1.Организационный момент

Вступительное слово учителя.

2.Повторение домашнего задания

Вопросы

1. 
   На какие виды делятся твердые тела по характеру относительного распространения частиц?
   

Ответ: кристаллы и аморфные тела.

2. 
   Что из себя представляют кристаллы?
   

Ответ: молекулы, атомы и ионы расположены в определенном порядке, в форме кристаллической решетки, образуя дальний порядок.

Примеры: железо, серебро, медь, лед и т.д.

3. 
   Что представляют собой аморфные тела?
   

Ответ: а. т. не имеют строгого порядка, образуют ближний порядок.

Пример: стекло, канифоль, смола, парафин и т.д.

4. 
   Основные свойства кристаллов?
   

Ответ: сохраняет объем и форму, анизотропны.

(анизотропия-зависимость физических свойств от направления внутри кристалла).

5. 
   Основные свойства аморфных тел?
   

Ответ: сохранение объема и формы при низких температурах, с повышением температуры они ведут себя как вязкие жидкости, изотропны.

(изотропия-независимость физических свойств тела от выбранного в нем направления).

6. 
   Монокристаллы – это…
   

Ответ: твердые тела, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку.

Пример: монокристалл кварца, каменной соли, алмаза, топаза и т.д.

7. 
   Поликристаллы- это…
   

Ответ: твердое тело, состоящее из монокристаллов.

Пример: лед, железо, медь и т.д.

3.Объяснение нового материала

-Внутренняя энергия

Итак, одним из важнейших понятий термодинамики является внутренняя энергия тела. Все макроскопические тела обладают энергией, заключенной внутри самих тел.

С точки зрения молекулярно-кинетической теории внутренняя энергия вещества складывается из кинетической энергии всех атомов и молекул и потенциальной энергии их взаимодействия друг с другом. В частности, внутренняя энергия идеального газа равна сумме кинетических энергий всех частиц газа, находящихся в непрерывном и беспорядочном тепловом движении.

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры и не зависит от объема (закон Джоуля). Молекулярно-кинетическая теория приводит к следующему выражению для внутренней энергии одного моля идеального одноатомного газа (гелий, неон и др.), молекулы которого совершают только поступательное движение:

 

Внутренняя энергия зависит от температуры. Если изменяется температура, значит, изменяется внутренняя энергия.

-Количество теплоты

Это энергия, которую получает или отдает система в процессе теплообмена. Обозначается символом Q, измеряется, как любая энергия, в Джоулях.

В результате различных процессов теплообмена энергия, которая передается, определяется по-своему.

Нагревание и охлаждение

Этот процесс характеризуется изменением температуры системы. Количество теплоты определяется по формуле



Удельная теплоемкость вещества с измеряется количеством теплоты, которое необходимо для нагревания единицы массы данного вещества на 1К. Для нагревания 1кг стекла или 1кг воды требуется различное количество энергии. Удельная теплоемкость - известная, уже вычисленная для всех веществ величина, значение смотреть в физических таблицах.

Теплоемкость вещества С - это количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела без учета его массы на 1К.



Плавление и кристаллизация

Плавление - переход вещества из твердого состояния в жидкое. Обратный переход называется кристаллизацией.

Энергия, которая тратится на разрушение кристаллической решетки вещества, определяется по формуле



Удельная теплота плавления известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Парообразование (испарение или кипение) и конденсация

Парообразование - это переход вещества из жидкого (твердого) состояния в газообразное. Обратный процесс называется конденсацией.



Удельная теплота парообразования известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Горение

Количество теплоты, которое выделяется при сгорании вещества



Удельная теплота сгорания известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Для замкнутой и адиабатически изолированной системы тел выполняется уравнение теплового баланса. Алгебраическая сумма количеств теплоты, отданных и полученных всеми телами, участвующим в теплообмене, равна нулю:

Q₁+Q₂+...+Q_n=0

-Работа

В термодинамике работа - это взаимодействие системы с внешними объектами, в результате чего изменяются параметры системы

Работа силы равна  . Со стороны газа на поршень действуют сила, равная произведению давлению газа на поршень и площадь сечения поршня  . Подставив вторую формулу в первую, получим  .



Знак "-" в формуле означает, что при уменьшении объема (как в нашем примере,  ) работа внешних сил положительная. И наоборот, когда газ расширяется, работа внешней силы, удерживающей поршень, отрицательная.



4.Физкультминутка.

Итак, ребята представьте, что в классе муха перед вами перемещается с одного угла к противоположному и делает она это крест - накрест, начертите ее траекторию движения глазами (повторить 3раза). А теперь представьте, что перед вами огромные часы, на которых, секундная стрелка идет очень странным образом, сначала в одну сторону, а после другую, проведите круговые движения глазами, опишите траекторию движения секундной стрелки (повторить 3 раза). Аккуратно, покрутите головой то в лево, то в право (3 раза). А теперь вытяните руки перед собой, колебля воздух, создайте себе прохладный ветерок. И на этом мы закончим. Начнем решать задачки.

5.Закрепление изученного. Решение задач.

Закрепим полученные знания. Решим задачи:

1. В стальном баллоне находится гелий массой 0,5 кг. при температуре 10⁰ С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 30⁰С.

2. Воздух находится под давлением 3*10⁵Па и занимает объём V=0,6 м³. Какая работа будет совершена при уменьшении объёма до 0,2 м³.

6. Итог урока

А теперь давайте подведем итоги урока и ответим на такие вопросы.

1.От какого макроскопического параметра зависит внутренняя энергия идеального газа?

2.Как изменяется температура тела, если оно отдаёт энергии больше, чем получает извне?

3.Моль, какого газа (гелия или водорода) имеет большую внутреннюю энергию при одинаковой температуре газа?

4 .Как можно определить внутреннюю энергию жидкости газа?
7.Домашнее задание: учить конспект урока, решить задачу в тетради (В вертикально расположенном цилиндре с площадью основания 1 дм² под поршнем массой 10 кг скользящим без трения находится воздух. При изобарном нагревании воздуха поршень поднялся на 20 см. Какую работу совершил воздух, если наружное давление 100 кПа (рис.).)