Mësimi mbi ligjin e parë të termodinamikës. Mësimi: Zbatimi i ligjit të parë të termodinamikës. nxehtësia e transferuar përtej kufijve të sistemit

27.01.2024

Objektivat e mësimit:

arsimore:

duke zhvilluar:

arsimore:

Pajisjet për mësimin: në çdo tavolinë ka një epruvetë me ujë të ftohtë, një termometër, letër, një lavaman, një matës presioni të lëngshëm, fletë pune, një projektor multimedial, një PC, një ekran.

Gjatë orëve të mësimit

1. Momenti organizativ. Përshëndetje, gatishmëri për mësimin.

2. Përditësimi i njohurive bazë.

Nxënësit plotësojnë detyrat e testimit bazuar në opsione.

opsioni 1

1. Lëvizja Browniane është:

A) lëvizja termike e grimcave të pezulluara në një lëng (ose gaz);

B) lëvizja kaotike e grimcave të pezulluara në një lëng;

B) lëvizjen e urdhëruar të molekulave të lëngëta;

D) lëvizjen e urdhëruar të grimcave të pezulluara në një lëng.

2. Cila nga formulat e mëposhtme ju lejon të llogaritni energjinë mesatare kinetike të lëvizjes translatore të molekulave të gazit: A) p=nkT; B) E=3/2kT; B) p=1/3m 0 nv 2

3. Si do të ndryshojë presioni i një gazi ideal kur temperatura absolute dyfishohet dhe vëllimi dyfishohet? (masa e gazit nuk ndryshon)

A) do të rritet 4 herë; B) do të ulet me 4 herë; B) nuk do të ndryshojë; D) do të rritet me 2 herë.

4. Procesi i ndryshimit të një sistemi termodinamik në presion konstant quhet: A) izotermik; B) izokorik; B) izobarike.

5. Cila shprehje i përgjigjet ligjit Boyle-Mariotte:

A) V/T = konst; B) pV = konst; B) p/T = konst; D) pT = konst.

6. Figura tregon një grafik p(V), m = konst. Cili proces i ndryshimit të gazit është paraqitur në figurë?

A) zgjerimi izotermik; B) zgjerimi izobarik; B) komprimimi izobarik; D) ngrohja izokorike.

Opsioni 2

1. Cila nga dispozitat e mëposhtme bie ndesh me bazat e TIK-ut:

A) një substancë përbëhet nga molekula;

B) molekulat e një lënde lëvizin rastësisht;

C) të gjitha molekulat ndërveprojnë me njëra-tjetrën;

D) të gjitha molekulat e një lënde kanë të njëjtën shpejtësi.

2. Cila nga formulat e mëposhtme ju lejon të llogaritni numrin e grimcave:

A) N=vN a; B) v=m/M; B) p=nkT.

3. Si do të ndryshojë presioni i një gazi ideal nëse numri i molekulave të gazit dhe vëllimi i tij dyfishohet dhe temperatura mbetet e pandryshuar?

A) do të rritet me 2 herë; B) do të ulet me 2 herë; B) do të rritet 4 herë; D) nuk do të ndryshojë.

4. Energjia e brendshme e një gazi ideal monatomik është e barabartë me:

A) U=mRT/M; B)U=m|M N a; B) U=3|2 v RT; D) U=V|m RT.

5. Një gaz, ndërveprimi ndërmjet molekulave të tij është i papërfillshëm, quhet:

A) reale; B) absolute; B) ideale; D) falas.

6. Figura tregon një grafik p(T), m=konst. Cili proces i ndryshimit të gazit është paraqitur në figurë?

A) ngrohja izokorike; B) ftohje izokorik; B) zgjerimi izotermik;

D) zgjerimi izobarik.

3. Përvoja frontale “Ndryshim në energjinë e brendshme të trupit gjatë kryerjes së punës”. Sllajdi i aplikacionit 2.

Pajisjet dhe materialet: epruvetë kimike, termometër laboratori, cilindër matës me ujë të ftohtë, fletë letre.

Rradhe pune:

1.Hidhni 10 ml ujë në një provëz dhe matni temperaturën e saj.

2. Mbyllni epruvetën me një tapë (ose gishtin e madh nëse nuk ka tapë) dhe mbështilleni me letër. Shkundni me forcë ujin në epruvetën për 40 sekonda (vini re kohën duke përdorur kronometër në orën ose celularin tuaj).

3.Hapeni epruvetën dhe matni sërish temperaturën e ujit.

4. Përgjigjuni pyetjeve:

a) Si ndryshoi energjia e brendshme e ujit gjatë eksperimentit?

b) Si e ndryshuat energjinë e brendshme të ujit në eksperiment?

c) Pse u desh të mbështillej epruveta me ujë gjatë eksperimentit me letër?

d) Çfarë mund të thuhet për varësinë e ndryshimit të energjisë së brendshme të trupit nga puna e kryer?

4. Studioni një temë të re

Nga mesi i shekullit të 19-të, treguan eksperimente të shumta se energjia mekanike nuk zhduket kurrë pa lënë gjurmë. Shtojca Slide 3

Ngrohja e një trupi mund të ndodhë pa i dhënë asnjë sasi nxehtësie, por vetëm duke bërë punë. . Ky fenomen u vëzhgua në një shkallë të gjerë në 1798 nga B. Rumfoord. Gjatë shpimit të një tyti topi, e cila u bë me ndihmën e kuajve që rrotullonin një stërvitje të madhe, Rumfoord arriti të vlonte një kazan me ujë të vendosur në tytë. Rumfoord sugjeroi që uji të nxehet gjatë punës së bërë gjatë shpimit.

Si mund të ndizni një zjarr duke përdorur copa të thata druri, domethënë të ngrohni drurin në një temperaturë mbi temperaturën e tij të ndezjes?

Rritja e temperaturës së trupit mund të shkaktohet si nga kryerja e punës ashtu edhe nga transferimi i nxehtësisë. Shtojca Slide 4.

Ligji i ruajtjes së energjisë në mekanikë:

Energjia në natyrë nuk lind nga asgjëja dhe nuk zhduket: sasia e energjisë është e pandryshuar, ajo kalon vetëm nga një formë në tjetrën. (Për shembull, një çekiç bie mbi një copë plumbi dhe plumbi nxehet - energjia potenciale e çekiçit shndërrohet në energji kinetike, pastaj energjia mekanike shndërrohet në energji të brendshme të trupit).

Ligji i ruajtjes dhe transformimit të energjisë, i shtrirë në dukuritë termike, quhet ligji i parë i termodinamikës.

Shtojca Slide 5.

Termodinamika merr në konsideratë trupat qendra e gravitetit të të cilëve mbetet praktikisht e pandryshuar. Energjia mekanike e trupave të tillë mbetet konstante; vetëm energjia e brendshme e secilit trup mund të ndryshojë. Ligji i parë i termodinamikës u zbulua në mesin e shekullit të 19-të nga shkencëtari gjerman, mjeku Mayer (1814-1878), shkencëtari anglez D. Joule (1818 - 1889) dhe mori formulimin më të saktë në veprat e shkencëtarit gjerman Helmholtz. (1821-1894).

Në rastin e përgjithshëm, kur një sistem kalon nga një gjendje në tjetrën, energjia e brendshme ndryshon njëkohësisht si për shkak të punës së kryer ashtu edhe për shkak të transferimit të nxehtësisë.

Ligji i parë i termodinamikës: Ndryshimi në energjinë e brendshme të një sistemi gjatë kalimit të tij nga një gjendje në tjetrën është i barabartë me shumën e punës së forcave të jashtme dhe sasinë e nxehtësisë së transferuar në sistem:

Nëse sistemi është i izoluar (i mbyllur), pra nuk punohet në të (A = 0) dhe nuk shkëmben nxehtësi me trupat përreth (Q = 0). Atëherë në këtë rast, sipas ligjit të parë të termodinamikës, U = 0 (U 1 = U 2).

Energjia e brendshme e një sistemi të izoluar mbetet e pandryshuar (e ruajtur).

Duke marrë parasysh se A / = - A, marrim Q=A / + U

Sasia e nxehtësisë së transferuar në sistem shkon për të ndryshuar energjinë e tij të brendshme dhe për të kryer punë në trupat e jashtëm nga sistemi.

5. Formimi i aftësive dhe aftësive: Shtojca Slide 6

1. Një gaz ideal merrte një sasi nxehtësie të barabartë me 300 J dhe bënte punë të barabartë me 100 J. Si ndryshoi energjia e brendshme e gazit?

A. u rrit me 400 J
B. u rrit me 200 J
V. ulur me 400 J
G. ulur me 200 J

2. Një gaz ideal funksionoi i barabartë me 100 J dhe hoqi një sasi nxehtësie të barabartë me 300 J. Si ndryshoi energjia e brendshme?

A. u rrit me 400 J
B. u rrit me 200 J
V. ulur me 400 J
G. ulur me 200 J

3. Një gaz ideal kryente punë të barabartë me 300 J. Në të njëjtën kohë, energjia e brendshme u zvogëlua me 300 J. Sa është vlera e sasisë në këtë proces?

A. dha 600 J
B. dha 300 J
V. mori 300 J
G. nuk dha e as mori ngrohtësi.

Shtojca Slide 7

4. Një gaz ideal ka bërë punë të barabartë me 300 J. Në të njëjtën kohë, energjia e brendshme e tij

A. dha 600 J
B. dha 300 J
V. mori 600 J
G. mori 300 J

Në fund të punës, nxënësit kontrollojnë punën e tyre dhe vlerësojnë veten. (Përgjigjet shfaqen në ekran) Shtojca Slide 8.

A është e mundur të krijohet një pajisje "makine me lëvizje të përhershme"?

Pamundësia e krijimit të një makine me lëvizje të përhershme - një pajisje e aftë për të kryer një sasi të pakufizuar pune pa konsumimin e karburantit ose ndonjë materiali tjetër. Nëse sistemi nuk furnizohet me nxehtësi (Q = 0), atëherë puna A / sipas ligjit të parë të termodinamikës Q=A / + U mund të arrihet vetëm për shkak të një rënie të energjisë së brendshme: A / = - U. Pasi të jetë shteruar rezerva e energjisë, motori do të ndalojë së punuari.

Nuk mund të thuhet se një sistem përmban një sasi të caktuar nxehtësie ose pune. Si puna ashtu edhe sasia e nxehtësisë janë sasi që karakterizojnë ndryshimin e energjisë së brendshme të sistemit si rezultat i një procesi të caktuar, dhe këto sasi shprehen në xhaul. Energjia e brendshme e një sistemi mund të ndryshojë në mënyrë të barabartë si për shkak të punës që kryhet nga sistemi ashtu edhe për shkak të transferimit të çdo sasie të nxehtësisë në trupat përreth. Për shembull, ajri i nxehtë në një cilindër mund të zvogëlojë energjinë e tij duke u ftohur pa bërë asnjë punë. Por mund të humbasë saktësisht të njëjtën sasi energjie duke lëvizur pistonin, pa transferuar nxehtësinë në trupat përreth. Për ta bërë këtë, muret e cilindrit dhe pistoni duhet të jenë të papërshkueshme nga nxehtësia.

Përfundim: Është e pamundur të krijosh një "makinë lëvizjeje të përhershme"!

6. Përmbledhje. Detyre shtepie. § 56 problema nr. 3, 4.

Objektivat e mësimit:

thelloni njohuritë rreth izoproceseve, praktikoni aftësitë e zgjidhjes së problemeve në këtë temë, zhvilloni aftësitë, shkathtësitë e komunikimit dhe mësoni vetëvlerësimin.

Gjatë orëve të mësimit

Përgatitja për punë në grup.

Punë me klasën (me gojë).

Çfarë është energjia e brendshme?

Si mund ta ndryshoni energjinë e brendshme të një gazi?

Si të përcaktohet sasia e nxehtësisë që nevojitet për të ngrohur një trup?

Shkruani ekuacionin e bilancit të nxehtësisë për tre trupa.

Kur sasia e nxehtësisë është negative?

Si të përcaktohet puna e bërë nga një gaz gjatë zgjerimit?

Si ndryshon puna e një gazi nga puna e forcave të jashtme?

Formuloni ligjin e parë të termodinamikës për punën e forcave të jashtme.

Formuloni ligjin e parë të termodinamikës për punën me gaz.

Zbatimi i ligjit të parë të termodinamikës në një proces izokorik.

Zbatimi i ligjit të parë të termodinamikës në një proces izobarik.

Zbatimi i ligjit të parë të termodinamikës në një proces izotermik.

Cili proces quhet adiabatik?

Zbatimi i ligjit të parë të termodinamikës në procesin adiabatik.

Puna në grupe.

Secili grup merr një fletë në të cilën tregohen detyrat dhe detyrat teorike. Pjesa teorike përmban pesë pyetje. Grupi merr pyetjen që korrespondon me numrin e saj për t'u përgatitur për përgjigjen. Pjesa praktike përmban dhjetë probleme, dy për secilën nga temat e specifikuara në teori. Detyrat janë renditur në mënyrë të rastësishme. Kjo do të thotë që nxënësit duhet së pari të gjejnë probleme që përputhen me pyetjen e tyre teorike, pastaj t'i zgjidhin. Të dhënat shtesë për zgjidhjen e problemeve merren nga librat referencë.

Pasi grupet të mbarojnë punën e tyre, dy studentë thirren me radhë nga secili grup: njëri i përgjigjet teorisë, tjetri shkruan një deklaratë të shkurtër të një problemi në tabelë. (Një detyrë tjetër e këtij grupi mund të testohet në mënyrë selektive në të njëjtin mësim ose në atë tjetër.) Të gjithë anëtarët e grupit duhet të jenë në gjendje t'i përgjigjen teorisë dhe të shpjegojnë problemet; Inkurajohet përdorimi i materialit shtesë në pjesën teorike.

Të gjithë nxënësit shkruajnë problema në fletoret e tyre.

Një organizim i qartë i punës çon në aktivitetin aktiv të të gjithë fëmijëve. Në fund të orës së mësimit, koordinatorët e grupit dorëzojnë fletë në të cilat shënojnë kontributin e anëtarëve të grupit në punën e tij.

Aktivitetet e grupeve dhe të nxënësve individualë vlerësohen përfundimisht nga mësuesi.

Fletë mostër.

Pjesa teorike

1. Procesi izokorik.

2. Procesi izotermik.

3. Procesi izobarik.

4. Procesi adiabatik.

5. Transferimi i nxehtësisë në një sistem të mbyllur.

Pjesa praktike

1. Në cilindër nën piston ka 1,25 kg ajër. Për ta ngrohur atë në 40C me presion konstant, u shpenzuan 5 kJ nxehtësi. Përcaktoni ndryshimin e energjisë së brendshme të gazit.

2. 0,02 kg dioksid karboni nxehet në vëllim konstant. Përcaktoni ndryshimin e energjisë së brendshme të gazit kur nxehet nga 200C në 1080C (c = 655 J/(kg K)).

3. Një cilindër i izoluar nga nxehtësia me piston përmban azot me peshë 0,3 kg në temperaturë 200C. Azoti, duke u zgjeruar, bën punë 6705 J. Përcaktoni ndryshimin e energjisë së brendshme të azotit dhe temperaturës së tij pas zgjerimit (c = 745 J/(kg K)).

4. Gazit i jepet një sasi nxehtësie, si rezultat i së cilës ai zgjerohet në mënyrë izotermale nga një vëllim prej 2 litrash në një vëllim prej 12 litrash. Presioni fillestar është 1.2 106 Pa. Përcaktoni punën e bërë nga gazi.

5. Një sasi e caktuar merkuri në 1000C u hodh në një balonë qelqi me peshë 50 g, e cila përmbante 185 g ujë në 200C dhe temperatura e ujit në balonë u rrit në 220C. Përcaktoni masën e merkurit.

6. 1,43 kg ajër zë një vëllim prej 0,5 m3 në 00C. Një sasi e caktuar nxehtësie iu transmetua ajrit dhe u zgjerua në mënyrë izobare në një vëllim prej 0,55 m3. Gjeni punën e bërë, sasinë e nxehtësisë së absorbuar, ndryshimin e temperaturës dhe energjinë e brendshme të ajrit.

7. Në cilindër nën piston ka 1,5 kg oksigjen. Pistoni është i palëvizshëm. Çfarë sasie nxehtësie duhet t'i jepet gazit në mënyrë që temperatura e tij të rritet me 80C? Cili është ndryshimi në energjinë e brendshme? (cv= 675 J/(kg K))

8. Cilindri nën piston përmban 1,6 kg oksigjen në temperaturë 170C dhe presion 4·105 Pa. Gazi funksionoi me një zgjerim izotermik prej 20 J. Sa nxehtësi i jepet gazit? Cili është ndryshimi në energjinë e brendshme të gazit? Cili ishte vëllimi fillestar i gazit?

9. Sa nxehtësi do të lirohet kur 0,2 kg avull uji me temperaturë 1000C kondensohet dhe uji i përftuar prej tij ftohet në 200C?

10. Cilindri me gaz vendoset në një guaskë rezistente ndaj nxehtësisë. Si do të ndryshojë temperatura e gazit nëse vëllimi i cilindrit rritet gradualisht? Cili është ndryshimi i energjisë së brendshme të gazit nëse në gaz punohet 6000 J?

Plani i mësimit me temën:

"Ligji i parë i termodinamikës"

Abramova Tamara Ivanovna, mësuese e fizikës

Qëllimet: 1. Edukative- të formulojë 1 ligj të termodinamikës; konsideroni pasojat që rrjedhin prej tij.

2. Zhvillimore - zhvillimi i metodave të veprimtarisë mendore (analiza, krahasimi, përgjithësimi), zhvillimi i të folurit (zotërimi i koncepteve fizike, termat), zhvillimi i interesit kognitiv të studentëve.

3. Edukative– formimi i një botëkuptimi shkencor, duke ushqyer një interes të qëndrueshëm për këtë temë, një qëndrim pozitiv ndaj njohurive.

Format organizative dhe metodat e trajnimit:

Tradicionale - bisedë në fazën hyrëse të mësimit

Problematike - mësimi i materialit të ri edukativ përmes pyetjeve të parashtruara

Mjetet e edukimit:

Inovativ - kompjuter, projektor multimedial
Shtypur - detyra testuese

Gjatë orëve të mësimit:

Koha e organizimit
Rishikim i detyrave të shtëpisë:

Në çfarë mënyrash mund të ndryshohet energjia e brendshme e një sistemi? (për shkak të punës së bërë, ose për shkak të shkëmbimit të nxehtësisë me trupat përreth)
Si është puna e një gazi dhe puna e forcave të brendshme në një gaz me presion konstant? (A g = -A ext = p ΔV)
Mielli del nga poshtë gurëve të mullirit i nxehtë. Edhe buka nxirret nga furra e nxehtë. Çfarë e shkakton rritjen e energjisë së brendshme të miellit dhe bukës në secilin prej këtyre rasteve? (Miell - duke bërë punë, bukë - me shkëmbim nxehtësie)
Në praktikën mjekësore, shpesh përdoren kompresa ngrohëse, jastëkë ngrohës dhe masazh. Cilat metoda përdoren për ndryshimin e energjisë së brendshme? (këmbimi i nxehtësisë dhe puna e kryer)

Shpjegimi i materialit të ri:

Ju e dini se energjia mekanike nuk zhduket kurrë pa lënë gjurmë.

Një copë plumbi nxehet nën goditjet e një çekiçi dhe nxehet një lugë çaji e ftohtë e zhytur në çaj të nxehtë.

Bazuar në vëzhgimet dhe përgjithësimet e fakteve eksperimentale, u formulua ligji i ruajtjes së energjisë.

Energjia në natyrë nuk lind nga asgjëja dhe nuk zhduket: sasia e energjisë është e pandryshuar, ajo kalon vetëm nga një formë në tjetrën.

Ligji u zbulua në mesin e shekullit të 19-të nga shkencëtari gjerman R. Mayer dhe shkencëtari anglez D. Joule. Formulimin e saktë të ligjit e ka dhënë shkencëtari gjerman G. Helmholtz.

Ne morëm parasysh proceset në të cilat energjia e brendshme e sistemit ndryshoi ose për shkak të punës ose për shkak të shkëmbimit të nxehtësisë me trupat përreth (rrëshqitje 1)

Si ndryshon energjia e brendshme e sistemit në rastin e përgjithshëm? (rrëshqitje 2)

Ligji i parë i termodinamikës është formuluar posaçërisht për rastin e përgjithshëm:

ΔU = Aext + Q

Një gaz = - Një skaj,

Q = ΔU + Ag

Pasojat:

Sistemi i izoluar (A=O, Q=0)

Atëherë Δu = u2-u1=0, ose u1=u2 -Energjia e brendshme e një sistemi të izoluar mbetet e pandryshuar

Pamundësia e krijimit të një makine me lëvizje të përhershme - një pajisje e aftë për të kryer punë pa konsum të karburantit.

Q = ΔU + Ag, Q=0,

Ar= - ΔU. Pasi të ketë shteruar rezervën e energjisë, motori do të ndalojë së punuari.

Konsolidimi

(duke punuar me navigatorin - dalja është e përgjithësuar)

Zgjidhja e problemit 1

Kontrollimi i përgjigjes (rrëshqitja 3)

Zgjidhja e problemit 2

Kontrollimi i përgjigjes (rrëshqitja 4)

Përfundim (rrëshqitje 5)
Reflektimi

(Kush i pëlqeu mësimi, ngrini duart tona me një gjest "bravo" (rrëshqitja 6), kujt nuk e pëlqeu, ngrini duart me një gjest "gishti i madh poshtë" (rrëshqitja 7)

Detyre shtepie: klauzola 78, p.sh. 15 (2.6)

Navigator

Me temën: "Ligji I i termodinamikës".

Ligji i ruajtjes dhe transformimit të energjisë, i shtrirë në dukuritë termike.

Ndryshimet në energjinë e brendshme:

PROBLEM:

Si ndryshon energjia e brendshme në rastin e përgjithshëm?

ΔU = Një ext + Q

konkluzioni:

Ndryshimi i energjisë së brendshme të një sistemi gjatë kalimit të sistemit nga një gjendje në tjetrën është i barabartë me shumën e punës së forcave të jashtme dhe sasinë e nxehtësisë së transferuar në sistem.
Ar= - Një ext

Rrëshqitja 2

Objektivat e mësimit:

2 Rishikoni teorinë e ligjeve të gazit Rishikoni ligjin e parë të termodinamikës Merrni parasysh zbatimin e ligjit të parë të termodinamikës për izoproceset

Rrëshqitja 3

3 Vrojtimi frontal Temperatura Presioni Vëllimi Cilët makroparametra mund të jenë të pandryshuar? Proceset: izotermike, izobarike, izokorike Çfarë izoprocesesh dini?

Rrëshqitja 4

Përcaktoni korrespondencën midis emrit të izoprocesit dhe ligjit përkatës

4 Ligji i Gay-Lussac Ligji i Charles Ligji i Boyle-Mariotte

Rrëshqitja 5

5 Përcaktoni korrespondencën midis emrit të izoprocesit dhe grafikut përkatës T V P T P V

Rrëshqitja 6

6 T = konst, T = 0 Ligji Boyle-Mariotte U = 0 P = konst Ligji Gay-Lussac A = 0 Ligji i Charles V = konst V = 0

Rrëshqitja 7

Procesi adiabatik

7 Një proces i kryer pa shkëmbim nxehtësie me mjedisin Q = 0. Energjia e brendshme e një gazi ndryshon duke kryer punë.

Rrëshqitja 8

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

Rrëshqitja 9

Rrëshqitja 10

10 Formuloni ligjin 1 të termodinamikës. Energjia në natyrë nuk lind nga asgjëja dhe nuk zhduket: sasia e energjisë është e pandryshuar, ajo kalon vetëm nga një formë në tjetrën. Ligji i ruajtjes dhe transformimit të energjisë, i shtrirë në dukuritë termike, quhet ligji i parë i termodinamikës.

Rrëshqitja 11

11 Çfarë tregon? Nga cilat sasi varet ndryshimi i energjisë së brendshme?

Rrëshqitja 12

12 Cili është shënimi matematikor për ligjin 1 të termodinamikës? Nëse marrim parasysh punën në trupat e jashtëm (punën me gaz) Q = U + A1 Sasia e nxehtësisë së transferuar në sistem shkon për të ndryshuar energjinë e brendshme të tij dhe për të kryer punë në trupat e jashtëm nga sistemi U = A + Q

Rrëshqitja 13

Rrëshqitja 14

14 Minuta e edukimit fizik Shkruam, zgjidhëm, dhe u lodhëm pak, u rrotulluam, u kthyem, u përkulëm dhe u ulëm, dhe përsëri jemi gati të shkruajmë Dhe zgjidhim e llogarisim.

Rrëshqitja 15

15 Si ndryshon energjia e brendshme e një trupi kur ftohet? zvogëlohet rritet nuk ndryshon

Rrëshqitja 16

Gazi në enë ishte i ngjeshur, duke kryer punë prej 30 J. Energjia e brendshme e gazit u rrit me 25 J. Çfarë ndodhi me gazin?

16 gaz dha Q=5 J gaz mori Q=5 J gaz mori Q=55 J gaz dha 55 J

Rrëshqitja 17

17 Një gaz ideal bartet nga gjendja 1 në gjendjen 3, sepse treguar në grafik. Cila është puna që bën gazi? 2P0 V0 P0 V0 0 4P0 V0

Rrëshqitja 18

provë

18 C:\Documents and Settings\User\Desktop\49562.oms test

Rrëshqitja 19

Problema: A – 3 pikë; B – 4 pikë; B – 5 pikë

19 Në një cilindër të vendosur vertikalisht nën piston ka një gaz në T = 323 K, duke zënë një vëllim V1 = 190 cm 3. Masa e pistonit është M = 120 kg, sipërfaqja e tij është S = 50 cm 2. Presioni atmosferik p0 = 100 kPa. Gazi nxehet me T=100 K. A. Përcaktoni presionin e gazit nën piston. B. Sa do të ndryshojë vëllimi i zënë nga gazi pas ngrohjes? B. Gjeni punën e bërë nga gazi gjatë zgjerimit.

Rrëshqitja 20

Zgjidhja e problemit

20 Jepet: T1= 323 K V1= 190 cm3 M=120 kg S=50 cm2 P0 = 100 kPa T=100 K A. P1 - ? B.V- ? B. A= ? Zgjidhje: A. Presioni i ushtruar në piston është i barabartë me shumën e presionit atmosferik dhe presionit të vetë pistonit. Р1 = Р0+ Р1 = 105+= = 340 kPa

Rrëshqitja 21

21 Zgjidhje: 2. Shkruani ekuacionin e gjendjes për P izobarike = konst Zgjidheni ekuacionin që rezulton V1 (T1+T)= T1 (V1 +V) V1 T1+ V1T= T1V1+T1 V V1T = T1 V V =V= 0,59 cm3

Rrëshqitja 22

22 Zgjidhje: 3. Puna e një gazi gjatë zgjerimit përcaktohet me formulën: A=p1V Tashmë kemi marrë një shprehje për p1 dhe për V në hapat e mëparshëm. Pra, A = (P0+), le të zëvendësojmë vlerat numerike dhe të gjejmë vlerën e kërkuar A = 20 J Përgjigje: A.P0 = 340 kPa B.V = 0,59 cm3 V.A = 20 J

Rrëshqitja 23

Le të përmbledhim zgjidhjen e problemit

23 5 pikë – shënoni “5” 4 pikë – shënoni “4” 3 pikë – shënoni “3”

Institucion autonom

Arsimi profesional

Okrug Autonome Khanty-Mansiysk - Ugra

"KOLEGJI POLITEKNIK SURGUT"

Kuzmaul Maria Sergeevna, mësuese e fizikës

Tema e mësimit: Ligji i parë i termodinamikës. Zbatimi i ligjit të parë të termodinamikës në izoproceset

Synimi : prezantoni ligjin e parë të termodinamikës si ligj i ruajtjes së energjisë së një sistemi termodinamik, zbuloni përmbajtjen e tij fizike kur merren parasysh izoproceset, zhvilloni aftësinë për të përdorur ligjin e parë të termodinamikës për të përshkruar proceset e gazit.

Detyrat:

arsimore: studioni ligjin e parë të termodinamikës si ligj i ruajtjes së energjisë së një sistemi termodinamik, zbuloni përmbajtjen e tij fizike kur merren parasysh procese specifike, prezantoni konceptin e procesit izotermik, izobarik, izokorik, adiabatik, zhvilloni aftësinë për të përdorur ligjin e parë të termodinamikës. për të përshkruar proceset e gazit.

duke zhvilluar: zhvilloni aftësi në zbatimin e ligjit të parë të termodinamikës gjatë zgjidhjes së problemeve, mësoni se si të krijoni një algoritëm për zgjidhjen e problemeve dhe zhvilloni interesin njohës.

duke ngritur: të edukojë botëkuptimin e studentëve bazuar në metodën e njohjes shkencore të natyrës.

Pajisjet për mësimin : projektor multimedial, ekran, tavolinë, epruvetë me tapë, termometër, ujë, fletë letre, tabela "kapaciteti specifik termik i substancave të ndryshme".

Lloji i mësimit: të kombinuara

Metodat e mësimdhënies: anketë me shkrim, bashkëbisedim, metoda e algoritmit, përdorimi i TIK-ut.

Plani i mësimit.

Hapat e mësimit

Koha, min.

Teknika dhe metoda

1. Momenti organizativ

2. Test i njohurive

Anketa me shkrim, punë praktike.

3. Studioni një temë të re

Tregim, demonstrime, fletore, dialog

4. Përforcimi i materialit (Zgjidhja e problemit)

Zgjidhja e problemeve, përgjigjja e pyetjeve

5. Reflektimi

Përgjigjet në pyetje

6. Detyrë shtëpie me komente

Gjatë orëve të mësimit

Momenti organizativ i orës së mësimit.

Përshëndetje, sot ne vazhdojmë studimin tonë të kapitullit "Bazat e termodinamikës". Së pari, le të rishikojmë materialin e studiuar në mësimin e fundit, pastaj të kalojmë në studimin e materialit të ri.

2. Testimi i njohurive për temat:"Trupat kristalorë dhe amorfë. Energjia e brendshme. Mënyrat për të ndryshuar energjinë e brendshme":

I. Kryeni një anketë me shkrim mbi 2 opsione:

1 opsion

Opsioni 2

1. Çfarë janë trupat kristalorë?

1. Çfarë janë trupat amorfë?

2. Listoni vetitë e trupave kristalorë.

2. Listoni vetitë e trupave amorfë.

3. Në tabelë është një listë me trupa të ndryshëm: ebonit, perla, plastikë, diamant, kripë, qelq, gomë, grafit, polietileni, qelibar, sode.

zgjidhni trupat amorfë nga lista

Përgjigje: eboniti, plastika, qelqi, goma, polietileni.

zgjidhni lëndët e ngurta kristalore nga lista

Përgjigje: diamant, kripë, perla, sode, grafit

4. Detyrë e përgjithshme (për të gjitha opsionet) - shpjegoni dukuritë e vëzhguara bazuar në përvojën:

"Ndryshim në energjinë e brendshme të trupit"

Eksperienca nr. 1. Pajisjet dhe materialet: 1) epruvetë kimike, e mbyllur me tapë; 2) termometër; 3) një cilindër matës me një grykë 100 mm me ujë të ftohtë; 4) një fletë letre; 5) tabela “Kapaciteti specifik termik i substancave”.

Rradhe pune

Hidhni pak ujë (8-10 g) në epruvetën dhe matni temperaturën e saj.

Mbylleni epruvetën me një tapë dhe mbështilleni me letër. Shkundni fuqishëm ujin në provëz për 30-40 sekonda.

Hapni epruvetën dhe matni përsëri temperaturën e ujit.

Llogaritni ndryshimin në të brendshmeenergji ujë.

Shkruani rezultatet e matjeve dhe llogaritjeve në fletoren tuaj.

Përgjigju pyetjeve:

Si ndryshoi energjia e brendshme e ujit gjatë eksperimentit?

Si e ndryshuat energjinë e brendshme të ujit në eksperiment?

Pse u desh që provëza me ujë të mbështillej me letër gjatë eksperimentit?

Çfarë mund të thuhet për varësinë e ndryshimeve në energjinë e brendshme të një trupi nga puna e bërë?

Eksperienca nr. 2. Fërkoni pëllëmbët së bashku. Çfarë ndjen? Pse më nxehen pëllëmbët? (nxënësit shpjegojnë se energjia e brendshme ndryshon për shkak të punës që bëhet).

3. Studimi i materialit të ri.

1). Përsëritni materialin për energjinë e brendshme, metodat e ndryshimit të energjisë së brendshme dhe formulat për llogaritjen e sasisë së nxehtësisë.Sistematizoni materialin e temës në formën e një diagrami, duke iu përgjigjur pyetjeve:

Çfarë quajmë energji të brendshme?

Në çfarë mënyrash mund të ndryshoni energjinë e brendshme?

Çfarë është puna?

Si e quajmë sasinë e nxehtësisë?

Emërtoni proceset e shoqëruara me çlirimin dhe thithjen e nxehtësisë.

2). Mësimi i një teme të re

Informacion gojor:

Nga mesi i shekullit të 19-të. Eksperimente të shumta kanë vërtetuar se energjia mekanike nuk zhduket kurrë pa lënë gjurmë. Për shembull, një çekiç bie mbi një copë plumbi dhe plumbi nxehet në një mënyrë shumë specifike. Forcat e fërkimit frenojnë trupat, të cilët në të njëjtën kohë nxehen

Bazuar në shumë vëzhgime të ngjashme dhe përgjithësime të fakteve eksperimentale, u formulua ligji i ruajtjes së energjisë:

Energjia në natyrë nuk lind nga asgjëja dhe nuk zhduket: sasia e energjisë është e pandryshuar, ajo kalon vetëm nga një formë në tjetrën.

Ligji i ruajtjes së energjisë rregullon të gjitha fenomenet natyrore dhe i lidh ato së bashku. Gjithmonë përmbushet absolutisht saktësisht; nuk dihet asnjë rast i vetëm kur ky ligj i madh të mos përmbushej.

Ky ligj u zbulua në mesin e shekullit të 19-të. Shkencëtar gjerman, mjek me trajnim R. Mayer (1814-1878), shkencëtar anglez D. Joule (1818-1889) dhe mori formulimin më të saktë në veprat e shkencëtarit gjerman G. Helmholtz (1821 - 1894).

Ligji i ruajtjes dhe transformimit të energjisë, i shtrirë në dukuritë termike, quhet ligji i parë i termodinamikës.

Në procesverbal:

Ndryshimi në energjinë e brendshme të një sistemi gjatë kalimit të tij nga një gjendje në tjetrën është i barabartë me shumën e punës së forcave të jashtme dhe sasinë e nxehtësisë së transferuar në sistem:

∆U = A + P .

Shpesh në vend të punësA organet e jashtme mbi sistem e konsiderojnë punënA" sistemet mbi trupat e jashtëm. Duke pasur parasysh atëA"=-A, Ligji i parë i termodinamikës mund të shkruhet si më poshtë:

P =∆ U + A ′

Sasia e nxehtësisë së transferuar në sistem shkon për të ndryshuar energjinë e tij të brendshme dhe për të kryer punë në trupat e jashtëm nga sistemi.

ZBATIMI I LIGJIT TË PARË TË TERMODINAMIKËS NË PROCESE TË NDRYSHME

Nxënësit shkruajnë informacionin e marrë nga mësuesi në formë tabele.

(Koment: formulari i tabelës është shpërndarë paraprakisht në tavolina, mësuesi po punon me tabelën.)

Q=∆U+A′

ose

∆U=A+Q

Shihni formulimin e ligjit 1 të termodinamikës.

Adiabatike

Q = konst

∆U = A

Ndryshimi në energjinë e brendshme ndodh vetëm për shkak të punës së bërë

Duke përdorur ligjin e parë të termodinamikës, mund të nxirren përfundime të rëndësishme për natyrën e proceseve që ndodhin. Le të shqyrtojmë procese të ndryshme në të cilat një nga madhësitë fizike mbetet e pandryshuar (izoproceset). Le të jetë sistemi një gaz ideal. Ky është rasti më i thjeshtë.

Procesi izotermik.

Në një proces izotermik (T=konst) energjia e brendshme e një gazi ideal nuk ndryshon. Sipas formulës, e gjithë sasia e nxehtësisë e transferuar në gaz përdoret për të kryer punën:P = A " .

Nëse gazi merr nxehtësi( P >0), atëherë ai bën punë pozitive (A">0). Nëse, përkundrazi, gazi lëshon nxehtësi në mjedis (termostat), atëherëP <0 DheA"<0. Puna e forcave të jashtme në gaz në rastin e fundit është pozitive.

Procesi izokorik.

Në një proces izokorik, vëllimi i gazit nuk ndryshon, dhe për këtë arsye puna e bërë nga gazi është zero. Ndryshimi në energjinë e brendshme është i barabartë me sasinë e trapeve të transferuara:∆ U = P .

Nëse gazi nxehet, atëherëP >0 Dhe∆ U >0, energjia e saj e brendshme rritet. Gjatë ftohjes së gazitP <0 Dhe∆ U = U 2 - U l <0, ndryshimi i energjisë së brendshme është negativ dhe energjia e brendshme e gazit zvogëlohet.

Procesi izobarik.

Në një proces izobarik (P = konst) sasia e nxehtësisë e transferuar në gaz shkon për të ndryshuar energjinë e brendshme të tij dhe për të kryer punë me presion konstant.

P =∆ U + A ′

Procesi adiabatik.

Le të shqyrtojmë tani një proces që ndodh në një sistem që nuk shkëmben nxehtësi me trupat përreth.

Procesi në një sistem të izoluar termik quhet adiabatik.

Në një proces adiabatikP =0 dhe sipas ekuacionit, ndryshimi në energjinë e brendshme ndodh vetëm për shkak të punës së bërë:

∆U = A .

Sigurisht, është e pamundur të rrethosh sistemin me një guaskë që absolutisht nuk lejon transferimin e nxehtësisë. Por në një numër rastesh, proceset reale mund të konsiderohen shumë afër adiabatit. Për ta bërë këtë, ata duhet të vazhdojnë mjaft shpejt në mënyrë që gjatë procesit të mos ketë shkëmbim të dukshëm të nxehtësisë midis sistemit dhe trupave përreth.

4. Konsolidimi (Zgjidhja e problemit).

Le të shohim shembuj të ndryshëm të problemeve që përdorin dhe zbatojnë ligjin e parë të termodinamikës

Ka gaz në një cilindër të mbyllur. Kur ftohej, energjia e saj e brendshme u ul me 500 kJ. Sa nxehtësi lëshoi gazi? A e përfundoi punën?

Jepet: ΔU = -500 J;

Gjeni: Q - ? A - ?

V = konst - proces izokorik

1) ∆U=Q - Ligji i 1 i termodinamikës për gjendjen tonë.

Q = -500 J

2) Për shkak se vëllimi nuk ndryshon: A = P ΔV →A = 0 - gazi nuk punon.

Përgjigje: Q = -500 J; A = 0

shenja “-” tregon se gazi lëshon një sasi nxehtësie

Detyrë-pyetje (cilësore)

Ajri pompohej në një enë me ujë në fund. Kur rubineti u hap dhe ajri i ngjeshur doli jashtë, ena u mbush me mjegull uji. Pse ndodhi kjo?

Nëse hapni rubinetin, ajri do të fillojë të zgjerohet dhe të dalë. Ky proces ndodh shumë shpejt dhe mund të konsiderohet si një zgjerim adiabatik. Dhe me zgjerimin adiabatik, sipas ligjit të parë të termodinamikës, energjia e brendshme e gazit zvogëlohet dhe për këtë arsye temperatura ulet. Me uljen e temperaturës, avulli në enë ngopet dhe ndodh kondensimi

Lexonipërcaktimi i kushteve, analiza e problemit (përdorimi i ligjeve të përgjithshme) dhe zgjidhja.

Mos harroni se çfarë është kondensimi, avulli i ngopur.

Grafike

Një gaz ideal kalon nga gjendja 1 në gjendjen 4 siç tregohet në figurë. Llogaritni punën e bërë nga gazi.

E gjithë puna e bërë nga gazi është e barabartë me shumën e punës në seksione individuale.

Për të përcaktuar punën në secilën pjesë të orarit, ne përcaktojmë:

cili parametër është konstant, në bazë të kësaj përcaktojmë hyrjen 1 të ligjit të termodinamikës për këtë proces

Bazuar në shembujt e konsideruar të zgjidhjes së problemeve, studentët përpiqen të krijojnë një algoritëm të përgjithshëm për zgjidhjen e problemeve. Më pas mësuesi përfshihet në aktivitet dhe së bashku me nxënësit bën rregullime të algoritmit.

Algoritmi i përgjithshëm për zgjidhjen e problemeve në termodinamikë

1. Lexoni me kujdes kushtet e detyrës, përcaktoni llojin e detyrës;

2. Shkruani një deklaratë të shkurtër të problemit;

3. Konvertoni njësitë matëse në SI (nëse kërkohet);

4. Përcaktoni parametrat p, V dhe T që karakterizojnë çdo gjendje të gazit. Shkruani 1 ligj të termodinamikës për procesin e kërkuar, formula shtesë nëse kërkohet (për llogaritjen e energjisë së brendshme, punën, sasinë e nxehtësisë, ligjet e gazit);

6. Kryen transformime dhe llogaritje matematikore;

7. Analizoni rezultatin dhe shkruani përgjigjen.

5. Reflektimi

Sot në klasë studiuam ligjin e parë të termodinamikës, zbuluam përmbajtjen e tij fizike kur shqyrtojmë izoproceset - izotermike, izobarike, izokorike, adiabatike dhe mësuam të përdorim ligjin e parë të termodinamikës për të përshkruar proceset e gazit.

6. Detyrë shtëpie: studioni § 78, 79, mësoni përmendësh shënimet në një fletore, plotësoni ushtrimin 15 (nr. 7, 8)

Bibliografi:

Kamenetsky S.E., Orekhov V.P. Metodat për zgjidhjen e problemeve në fizikë në shkollën e mesme: Manual për mësuesit. - M.: Arsimi, 1971. - 448 f.

Usova A.V. Punëtori për zgjidhjen e problemeve fizike: një manual për studentët e fizikës dhe matematikës. f-tov/ A.V. Usova, N.N. Tulkibaeva. - M.: Arsimi, 2001. - 208 f.