Тема урока: Повторение темы «Термодинамика». Презентация на тему "применение первого закона термодинамики к изопроцессам" Урок физики первый закон термодинамики

Слайд 2

Цели урока:

2 Повторить теорию о газовых законах Повторить 1-й закон термодинамики Рассмотреть применение 1-го закона термодинамики к изопроцессам

Слайд 3

3 Фронтальный опрос Температура Давление Объём Какие макропараметры могут быть неизменными? Процессы: изотермический,изобарный, изохорный Какие изопроцессы вы знаете?

Слайд 4

Определите соответствие между названием изопроцесса и соответствующим законом

4 Закон Гей- Люссака Закон Шарля Закон Бойля- Мариотта

Слайд 5

5 Определите соответствие между названием изопроцесса и соответствующим графиком T V P Т Р V

Слайд 6

6 Т = const, T = 0 Закон Бойля-Мариотта U = 0 Р = const Закон Гей-Люссака А = 0 Закон Шарля V = const V = 0

Слайд 7

Адиабатный процесс

7 Процесс, совершаемый без теплообмена с окружающей средой Q = 0. Изменение внутренней энергии газа происходит путём совершения работы.

Слайд 8

8 http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/6cd0134b-bfec-4dcd-88bb- 88c63280df06/%5BPH10_06-014%5D_%5BIM_35%5D.swf

Слайд 9

Слайд 10

10 Сформулируйте 1-й закон термодинамики. 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.

Слайд 11

11 Что он показывает? от каких величин зависит изменение внутренней энергии

Слайд 12

12 Какую математическую запись имеет 1 закон термодинамики? Если рассматривать работу над внешними телами (работу газа) Q = U + А1 Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами U = А+Q

Слайд 13

Слайд 14

14 Физкультминутка Мы писали, мы решали И немножечко устали, Покрутились, повертелись, Наклонились и уселись, И опять писать готовы И решать и вычислять

Слайд 15

15 Как изменяется внутреняя энергия тела при его охлаждении? уменьшается увеличивается не изменяется

Слайд 16

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

16 газ отдал Q=5 Дж газ принял Q=5 Дж газ принял Q=55 Дж газ отдал 55 ДЖ

Слайд 17

17 Идеальный газ переводят из состояния 1 в состояние 3, т.к. показано на графике. Чему равна работа, совершенная газом? 2P0 V0 P0 V0 0 4P0 V0

Слайд 18

тест

18 C:\Documents and Settings\User\Рабочий стол\49562.oms тест

Слайд 19

Задача: А – 3 балла; Б – 4 балла; В – 5 баллов

19 В вертикально расположенном цилиндре под поршнем находится газ при Т=323 К, занимающий объём V1= 190 см 3 . Масса поршня М=120 кг, его площадь S=50 см 2 . Атмосферное давление р0 = 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.

Слайд 20

Решение задачи

20 Дано: Т1= 323 К V1= 190 см3 М=120 кг S=50 см2 Р0 = 100 кПа T=100 К А. Р1 - ? Б.V- ? В. А= ? Решение: А. Давление оказываемое на поршень равно сумме давлений атмосферного и давление самого поршня. Р1 = Р0+ Р1 = 105+= = 340 кПа

Слайд 21

21 Решение: 2. Запишем уравнение состояния для изобарного Р = const Решим полученное уравнение V1 (T1+T)= T1 (V1 +V) V1 T1+ V1T= T1V1+T1 V V1T = T1V V=V= 0,59 см3

Слайд 22

22 Решение: 3. Работа газа при расширении определяется по формуле: А=р1V Мы уже получили выражение для р1 и для V в предыдущих действиях. Итак А = (Р0+) подставим числовые значения и найдем необходимую величину А = 20 Дж Ответ: А.Р0 = 340 кПа Б.V= 0,59 см3 В.А = 20 Дж

Слайд 23

Подведем итоги решения задачи

23 5 баллов – оценка «5» 4 балла - оценка «4» 3 балла - оценка «3»

Вопросы для повторения:

Что такое внутренняя энергия?
Назовите способы изменения внутренней энергии.
Как определить работу газа?
Как определить количество теплоты?
Объясните физический смысл удельных величин.

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.

Количество теплоты, переданное системе идет на совершение системой работы и изменение её внутренней энергии

Изотермический процесс

(T = const) :  U =0

Т.к. ΔT=0, Δ U=0 и тогда Q= A.

Если Q

Применение I закона термодинамики к изопроцессам

Изобарный процесс:

(p = const, Δp=0 )

A = p  V = vR  T

0 " width="640"

0, то ΔU 0 – нагрев газа, если Q " width="640"

Изохорный процесс.

1. Что такое изохорный процесс?

2. Т.к. ΔV=0, → А=0 →ΔU=Q

Если Q 0, то ΔU 0 – нагрев газа, если Q

Применение I закона термодинамики к изопроцессам

Изохорный процесс:

( V = const): A = 0

0, то Δ U0 – нагрев газа, если Q" width="640"

Т.к. ΔV=0, то А=0 и ΔU=Q

Если Q0, то Δ U0 – нагрев газа, если Q

Применение I закона термодинамики к изопроцессам

Адиабатный процесс: процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой.

Q=0

Температура меняется только за счет совершения работы

Адиабатный процесс

Адиабатными можно считать все быстропротекающие процессы и процессы, происходящие в теплоизолированной среде.

Адиабата круче любой пересекающей её изотермы

Термодинамика циклического процесса.

Для произвольного циклического процесса 1–2–3–4–1 работа газа, совершенная им за цикл, численно равна площади фигуры, ограниченной диаграммой цикла в координатах p – V

Необратимость процессов в природе .

Необратимые – процессы, которые могут самопроизвольно протекать только в одном направлении. В обратном направлении они могут протекать только как одно из звеньев более сложного процесса.

Что произойдет с колебаниями маятников с течением времени?

Все процессы в природе НЕОБРАТИМЫ!

II закон термодинамики.

Формулировка Клаузиуса (1850): невозможен процесс, при котором тепло самопроизвольно переходило бы от тел менее нагретых к телам более нагретым.
Формулировка Томсона (1851): невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет уменьшения внутренней энергии.
Формулировка Клаузиуса (1865): все самопроизвольные процессы в замкнутой неравновесной системе происходят в таком направлении, при котором энтропия системы возрастает; в состоянии теплового равновесия она максимальна и постоянна.
Формулировка Больцмана (1877): замкнутая система многих частиц самопроизвольно переходит из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное. Невозможен самопроизвольный выход системы из положения равновесия. Больцман ввел количественную меру беспорядка в системе, состоящей из многих тел – энтропию .

Махметова Г.К.

Учитель физики и математики ШЛ №60

Урок в 10 классе

Решение задач по теме «Применение первого закона термодинамики к изопроцессам».

Цель урока:

систематизировать знания по теме «Первый закон термодинамики и применение его к изопроцессам».

Задачи урока:

образовательные: организовать деятельность учащихся по повторению темы « Первый закон термодинамики и применение его к изопроцессам», провести тренировку практических навыков через организацию дидактической игры.

обеспечить в ходе урока повторение 1-го закона термодинамики, применение его к изопроцессам (формулы, вывод); уравнение состояния идеального газа; уравнение Клапейрона; графики изопроцессов; формулу работы газа и его связь с работой внешних сил; формировать умения по решению задач на применение 1-го закона термодинамики к изопроцессам;

воспитательные: содействовать в ходе урока формированию мировоззренческих идей, воспитанию гражданственности, инициативности, трудолюбия;

развивающие: содействовать формированию научного мировоззрения, развитию исследовательских навыков, умения аргументировать, классифицировать, развивать устойчивый интерес к предмету физики; физическую речь; умение обосновывать, доказывать, делать выводы; самостоятельно систематизировать учебный материал и готовиться к проверке знаний, содействовать развитию внимательности, творческих способностей.

Тип урока: закрепление темы.

Форма проведения урока: Практикум по решению задач.

Ожидаемый результат:

уметь применять 1-й закон термодинамики к различным изопроцессам;

уметь вычислять работу газа при решении графических задач.

Оборудование:

интерактивная доска

карточки «Программируемый контроль»

карточки «Контрольный тест»

презентация РР

карточки-инструкции «Методика ВОЗ»;

карточки (1-25 задач) для КСО.

Ход урока

1 урок

Орг.момент. Время: 3 мин.

Входной тест. Программированное задание. Время: 7 мин.

Решение задач по методике ВОЗ. Время: 30 мин.

Подведение итогов. Время: 3-5 мин.

2 урок

Выходной тест. Время: 25 мин.

Самопроверка. Время: 3 мин.

Рефлексивно-оценочный этап. Заполнение карточки учета знаний. Время: 5 мин.

Домашнее задание. Рассказ по плану «Физический закон» на 2-й закон термодинамики; сообщение «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды» . Время: 3 мин.

Подведение итогов урока. Время: 3 мин.

1. Вводно-мотивационный этап. Время: 10 мин.

дисциплина

приветствие

Цели урока (формулируют учащиеся, по желанию)

Актуализация опорных знаний: повторение изопроцессов, 1-го закона термодинамики и применение его к изопроцессам.

Программируемый контроль по теме «Изопроцессы. Уравнения состояния идеального газа».

Время выполнения: 7 мин.

Самопроверка. Время: 1 мин.

1 вариант 2 вариант

Микровывод (делают учащиеся), время: 1 мин.

2. Операционально-деятельностный этап. Время: 30 мин

Решение задач (КСО)

Карточка-инструкция: Методика ВОЗ

В режиме ИМД (индивидуально-мыслительная деятельность) выполняется задание 1,2 на одну тему, правило, закон. Их различие только в фактаже (числовые данные);

Оценка выполненной работы учителем или сильным учеником;

Взаимообучение: в чужой тетради пишу свое задание № 1, объясняя вслух его выполнение, отвечаю на вопросы того, кому объясняю;

Возвращаю тетрадь и принимаю экзамен т.е. смотрю, слушаю выполнение задания № 2 и т.п..;

Меняемся ролями, т.е. он в моей тетради пишет, объясняет свое задание и т.п.;

Взяв задание другого человека (обменялись карточками) перехожу в пару сменного состава и все повторяется сначала.

3. Выходной контрольный тест «Применение 1-го закона термодинамики к изопроцессам»

Время выполнения: 25 мин.

Контрольный тест (выходной)

Термодинамика / Внутренняя энергия идеального газа. 1 закон термодинамики и его применение к изопроцессам. Адиабатный процесс.

Вариант 1

1. Внутренняя энергия идеального газа зависит

А) от массы газа и давления.

В) от давления газа.

С) от массы газа.

D ) от объема газа.

E ) от температуры газа.

2. Формула для рассчета внутренней энергии идеального одноатомного газа

А) .

В) .

С)
.

D )
.

E ) .

3. При протекании изотермического процесса величиной, равной нулю, является

А) А´.

В) А.

С) ΔU .

D ) Q .

E ) PV .

4. При постоянном давлении 10 5 Па газ совершил работу 10 4 Дж. Объем газа при этом

А) увеличился на 1 м 3 .

В) увеличился на 10 м 3 .

С) увеличился на 0,1 м 3 .

D ) уменьшился на 0,1 м 3 .

E ) уменьшился на 10 м 3 .

5. При протекании изохорного процесса величиной, равной нулю, является

А) ΔU .

В) PV .

С) А.

D ) Q .

E ) U .

6. Дана P -V диаграмма цикла изменения состояния идеального газа. Площадь фигуры KLMN на этой диаграмме соответствует

А) работе газа в процессе расширения газа.

В) количеству теплоты, отданному газом холодильнику.

С) изменению внутренней энергии газа за цикл.

D ) работе газа за цикл.

E ) работе внешних сил при сжатии газа.

7. При постоянном давлении р объем газа увеличился на Δ V . Величина, равная произведению р ·Δ V в этом случае называется

А) работа, совершенная над газом внешними силами.

В) внутренняя энергия газа.

С) количество теплоты, полученное газом.

D ) работа, совершенная газом.

E ) количество теплоты, отданное газом.

8. Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 2 в процессе, представленном на диаграмме p – V . В этом процессе

А) газ совершил работу 400 Дж.

В) работа равна нулю.

С) газ совершил работу 200 Дж.

D ) внешние силы совершили работу над газом 200 Дж.

E ) внешние силы совершили работу над газом 400 Дж.

9. Работа при адиабатном расширении идеального газа совершается за счет

А) уменьшения внутренней энергии газа.

В) полученного количества теплоты.

С) изменения давления.

D ) отданного количества теплоты.

E ) увеличения внутренней энергии газа.

10. При протекании адиабатного процесса величиной, равной нулю, является

А) А".

В) Q .

С) А.

D ) U .

E ) Δ U .

11. При изотермическом расширении идеальному газу сообщили 10 Дж тепла. Работа газа равна

А) 2,5 Дж.

В) 10 Дж.

С) 7,5 Дж.

D ) -10 Дж.

E ) 5 Дж.

12. При передаче газу количества теплоты 2 · 10 4 Дж он совершил работу, равную 5 · 10 4 Дж. Тогда изменение внутренней энергии

А )5 · 10 4 Дж.

В )- 3 · 10 4 Дж.

С ) 7 · 10 4 Дж.

D ) -2 · 10 4 Дж.

E ) 3 · 10 4 Дж.

13. Если изменение внутренней энергии составило 20 кДж, а работа, совершенная газом против внешних сил, равна 12 кДж, то газу было передано количество теплоты

А) 20 кДж.

В) 10 кДж.

С) 6 кДж.

D ) 12 кДж.

E ) 32 кДж.

14. При изотермическом процессе газу передано количество теплоты 2 · 10 8 Дж. Изменение внутренней энергии газа равно

А) 6 · 10 8 Дж.

В) 10 8 Дж.

С) 0.

D ) 4 · 10 8 Дж.

E ) 2 · 10 8 Дж.

15. Формула первого закона термодинамики для изотермического процесса (А – работа газа, А´ - работа внешних сил)

А) Q = А.

В) ΔU = Q .

С) Δ U = А" + Q .

D ) ΔU = А + А".

E ) Δ U = А´.

Вариант 2

1. Внутренняя энергия идеального газа зависит от

А) температуры и скорости движения идеального газа.

В) температуры газа и расстояния от сосуда с газом до поверхности Земли.

С) скорости движения идеального газа.

D ) температуры и объема газа.

E ) температуры идеального газа.

2. Внутренняя энергия идеального газа при повышении его температуры

А) остается постоянной.

В) увеличивается.

С) увеличивается или уменьшается в зависимости от объема.

D ) увеличивается или уменьшается в зависимости от давления.

E ) уменьшается.

3. При постоянном давлении 10 5 Па объем воздуха в цилиндре с поршнем увеличился на 2 дм 3 . Работа, которую совершил газ

А) 2 · 10 3 Дж.

В) 2 · 10 5 Дж.

С) 5 · 10 3 Дж.

D ) 2 · 10 2 Дж.

E ) 2 · 10 6 Дж.

4. Формула для определения работы в термодинамике

А)
.

В)
.

С)
.

D )
.

E )
.

5. Процесс, в котором газ не совершает работу

А) изобарный.

В) изотермический.

С) адиабатный.

D ) изохорный.

E ) кипение.

6. Первый закон термодинамики был открыт на основе

А ) второго закона Ньютона.

В ) первого закона Ньютона.

С ) закона сохранения энергии.

D ) закона сохранения импульса.

E ) закона взаимосвязи массы и энергии.

7. Формула первого закона термодинамики для изохорного процесса (А – работа газа, А´ - работа внешних сил)

А) А = - ΔU

В) Q = ΔU + А".

С) Q = 0.

D ) Q = ΔU

E ) Q = А.

8. Если изменение внутренней энергии системы составило 500 Дж при передаче ей количества теплоты 400 Дж, то работа внешних сил над термодинамической системой

А)
Дж.

В) –100 Дж.

С) –900 Дж.

D ) 900 Дж.

E ) 100 Дж.

9. Формула первого закона термодинамики для адиабатного процесса (А – работа газа, А´ - работа внешних сил)

А) А = - ΔU

В) Q = А.

С) Q = 0.

D ) Q = ΔU

E ) Q = ΔU + А".

10. Соотношение между отдаваемым количеством теплоты Q и работой А, совершаемой над идеальным газом при изотермическом процессе, имеет вид

А) Q = -А.

В) Q = 0; А < 0.

С) Q < А.

D ) Q > А.

E ) Q = 0; А > 0.

11. Адиабатный процесс – процесс при котором система

А ) остается неизменной.

В ) принимает температуру окружающей среды.

С ) получает тепло.

D ) отдает тепло.

E ) не получает и не отдает тепло.

12. Над телом совершена работа А внешними силами и телу передано количество теплоты Q . Изменение внутренней энергии Δ U тела равно

А) Δ U = А + Q .

В) Δ U = Q - А.

С) Δ U = А.

D ) Δ U = А - Q .

E ) Δ U = Q .

13. При адиабатном расширении газа выполняется условие (А – работа газа, А" – работа внешних сил)

А) А = 0.

В) Q = 0.

С) Q = А".

D ) А" = 0

E ) Q = -А.

14. Идеальный газ совершил работу 8 Дж и получил количество теплоты 5 Дж. Внутренняя энергия газа

А) увеличилась на 13 Дж.

В) уменьшилась на 3 Дж.

С) увеличилась на 3 Дж.

D ) уменьшилась на 13 Дж.

E) не изменилась.

15. В некотором процессе газ совершил работу, равную 2 МДж, а его внутренняя энергия по сравнению с первоначальным состоянием уменьшилась на 3 МДж. При этом газ передал в окружающую среду количество теплоты, равное

А ) 1 МДж.

В ) 2 МДж.

С ) 4 МДж.

D ) 3 МДж.

E ) 5 МДж.

Взаимопроверка. Время: 3 мин.

Соседи обменялись листочками с ответами и по коду проверили друг друга

Вариант 1

Вариант 2

Критерии оценивания:

«5» - 14-15 баллов;

«4» - 12-13 баллов;

«3» - 9-11 баллов;

«2» - 8 и меньше баллов

Рефлексия

Достигли ли вы поставленной цели на уроке?

Выставьте себе баллы:

5 баллов – все понял и могу объяснить другому;

4 балла – все понял, но объяснить не берусь;

1-3 балла – для полного понимания надо повторить;

0 баллов – я ничего не понял.

Домашнее задание.

Рассказ по плану «Физический закон» на второй закон термодинамики;

Сообщения по темам: «Тепловые двигатели и охрана окружающей среды», «Вечные двигатели»;

Зачет «Термодинамика».

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.

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.