Физика пәнінен сабақ жоспары: Адиабаталық процесс(10 ж.б.-сынып)

Сыныбы: 10^а(ж.б.)                                      күні:12.12.14.                                    

Сабақтың тақырыбы: Адиабаталық процесс

Сабақ мақсаты:

1.  Изопроцестер туралы түсінік қалыптастыруды әрі қарай жалғастыру, заттың

     жылу сыйымдылығының өтіп жатқан процестерге тәуелділігі туралы түсінік  

     беру.

2. Оқушылардың жеке ой қабілеттерін дамыту, белсенділік пен қызығушылықта-

    рын арттыру.

3. Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке,

    тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.

Сабақ әдісі: сұрақ-жауап, баяндау.

Сабақ түрі: аралас сабақ

Сабаққа көрнекілігі: интерактивті тақта, флипчарт

Сабақ барысы:

І. Ұйымдастыру кезеңі.

ІІ. Үйге берілген тапсырмалардың орындалуын тексеру.

А) «Шеңберден өтіп шығу» Шеңберден шығып кету үшін жазылған формулалар мен изопроцестерді шапшаң айтып үлгіруі керек.

 Ә) «Ой қозғау» Өткен тақырып бойынша сұрақтар қойылады.

·                     Меншікті жылусыйымдылығы дегеніміз не?

·                     Жылу мөлшері дегеніміз не?

·                     Жылусыйымдылығының өлшем бірлігі қандай?

·                     Термодинамикадағы энергияның айналу және сақталу заңы?

·                     Румфорд тәжірибелерінің жылу табиғатын зерттеудегі рөлі қандай?

·                     Дэвидің жүргізген тәжірибелерінен  кейін қандай қорытындылар жасалды?

·                     Джоульдің тәжірибелерінің жылу табиғатын зерттеудегі рөлі қандай?

·                     Майердің жылулық құбылыстарды зерттеуге сіңірген еңбектері қандай?

Б) «Шытырман жолдың жауабын тап» ойыны Шытырман жолдан адаспай шыққан соң жаңа сабақтың тақырыбы шығады.

Изохоралық процесс

           Изохоралық процесс кезінде газға берілетін энергия:   

Тұрақты көлемдегі газдың меншікті жылу сыйымдылығы:     

Изохоралық процесс кезіндегі берілген жылу мөлшері:      

Бір атомды идеал газ үшін:         

Изобаралық процесс.

Изобаралық процесс үшін термодинамиканың бірініш заңы:     

Изобаралық процесс кезіндегі берілген жылу мөлшері:     

Бір атомды идеал газдың меншікті жылу сыйымдылығы:     

Сонда изобаралық процесс кезінде берілген жылу мөлшері:    

Екі атомды идеал газбен жұмыс істесек:        

Изотермиялық процесс.

Изотермиялық процесс үшін термодинамиканың бірінші заңы:

        

Газдың осы процестегі жылу сыйымдылығы  шексіздікке тең.

Идеал газдың изобаралық және изохоралық процестеріндегі меншікті жылу сыйымдылықтарының арасындағы байланыс:              

-тұрақты қысым кезіндегі мольдік жылу сыйымдылық.

-тұрақты көлем кезіндегі мольдік жылу сыйымдылық.

 -Майер формуласы.

ІІІ. Жаңа сабақ

Адиабаталық процесс .

       Адиабаталық дегеніміз жүйе мен сыртқы орта арасында жылу алмасу болмайтын процесс .

      Адиабаталық процесс кезiнде жылу алмасу болмайды. Сонда жүйенiң iшкi энергиясы тек қана онымен жасалған жұмыстың есебiнен өзгередi. Адиабаталық процесс жүретiндей етiп, белгiлi бiр тұрақты температураны алыңыздар да, жұмыс жасалуына қарай газдың iшкi энергиясының қалай өзгеретiндiгiн бақылаңыздар

      Адиабаталық процесс кезiнде Q = 0 және жүйенiң iшкi энергиясының өзгеруi жұмыс атқару арқылы ғана жүредi: ΔU= А. ΔU= А теңдiгi белгiлi қорытынды жасауға мүмкiндiк бередi. Егер жүйеде оң жұмыс жасалса, мысалы газ сығылатын болса, онда оның iшкi энергиясы ұлғаяды және температурасы өседi. Керiсiнше , газ ұлғайған кезде, ол өзi оң жұмыс атқарады (А_ұ > 0). Оның iшкi энергиясы азаяды да, газ суиды.

     Егер цилиндр түбiне эфирге батырылған мақтаны салып, дереу поршендi қозғалтсақ, онда мақтадағы эфир буы жалындайды. Бұл эффект Дизель двигателiнiң жұмыс iстеу принципiнiң негiзiне алынған.

        Бұл жерде цилиндрге жанармай қоспасы емес, кәдiмгi атмосфералық ауа сорылады. Сығылу тактының соңында арнайы форсунка арқылы сұйық отын - солярка шашыра- тылады. Осы сәтте сығылған ауа температурасының жо-ғарлағаны сондай, тiптен жанармай тұтанады

1-сурет

      Күн көзiнiң әсерiнен жылыған ауа, жоғары көтерiледi де, биiктiкке көтерiлген сайын қы- сымның азаюына байланысты тез арада ұлға- йып-таралады. Бұл ауаның ұлғайып-таралуы оның салқындауына әкелiп соғады. Осының нәтижесiнде су булары конденсацияланады да, бұлттар пайда болады (1 - сурет).

     Адиабаталық процеске барлық тез өте- тін процестерді (жылу алмасу болуға үлгер- мейтін) мысалы, жарықтың ортада тара- уын, ішкі жану қозғалтқыштарының, суыт- қыш қондырырғыларының ұлғаю және сығылу циклдерін жатқызуға болады.

        Термодинамиканың бірінші бастамасынан адиабаталық процесс кезінде   екендігін көруге болады. және пайдаланып (1) аламыз. Екінші жағынан -дан 2). (2)-ні (1)-ге бөліп, аламыз:

       немесе       ,   мұндағы 

                           -  Пуассон коэффициенті.

Осы теңдеуді интегралдау береді, осыдан адиабаталықпроцесс теңдеуі Пуассон теңдеуін-адиабаталық процесс теңдеуін аламыз     .

Менделеев – Клапейрон теңдеуін пайдаланып, аламыз.  .

Адиабаталық процестердің диаграммасы координатында гиперболамен бейнеленеді.

Адиабата (), изотермаға () қарағанда тік болады. Бұл 1-3 адиабаталық сығылу кезінде газдың қысымының артуы оның көлемінің азаюымен ғана емес, сонымен бірге температураның артуымен жүретінімен түсіндіріледі.

Адиабаталық процесс кезіндегі газдың жұмысы.

Адиабаталық процесс кезінде , сондықтан . Егер газ көлемнен көлемге адиабаталық ұлғайса, онда оның температурасы -ден -ге дейін азаяды да идеал газдың ұлғаю жұмысы

.

Осыдан Менделеев – Клапейрон теңдеуін пайдаланып,

     аламыз.

Адиабаталық ұлғаю жұмысы 1-2 (штрихталған аудан) изотермиялық процесс кезіндегіден аз. Адиабаталық ұлғаю кезінде газдың сууы болады, сонда изотермиялық ұлғаю кезіндегідей температура сырттан балама жылу мөлшері есебінен тұрақты болып ұсталып тұрады.

 Адиабаталық процесс.

Адиабаталық процесс үшін термодинамиканың бірінші заңы:

Адиаталық процесс Пуассон теңдеуімен сипатталады:

 деп идеал газдың тұрақты қысым кезіндегі  жылу сыйымдылығының идеал газдың тұрақты көлем кезіндегі жылу сыйымдылығына қатынасын түсінеді:

    

ІV. Сабақты бекіту

1. Оқушылар оқулықтың бір бет парағындағы мәтінді 3минут оқып шығуы тиіс.

    Термодинамиканың 1 заңы түсіндіру үшін , «Неге?» деген сұраққа жауап беру тиіс

1. Механикалық энергияның сақталу заңы неге тәуелді?
2. Термодинамиканың 1 заңы бойынша Q-неге туәелді?
3. Жылу мөлшері неге оң деп саналады?
4. Неге сырттан энергия алмай жүйе жұмыс істей алмайды?
5. Изобаралық ұлғаю кезінде газ қысымы неге тәуелді?
6. Изохоралық процесс кезінде көлем неге тең?
7. изотермиалық прцесс кезінде температура неге тең?
8. Неге  жылу алмасусыз процесс адиабаталық процесс деп аталады?

2. Есептер шығару.

№1. 127 ⁰С температурадағы массасы 4г гелийдің ішкі энергиясы неге тең?  (М(Не)=4*10^-3 кг/моль)

№2. Бір атомды идеал газдың 2 молін 50 К-ге қыздырған. Газдың ішкі энергиясының өзгерісі? (R=8,31 Дж/моль )

№3. Молекулаларының саны 10²⁸ бір атомды идеал газдың температурасы 73°С-дан 127°С -ға дейін  артқанда ішкі энергиясының өзгерісі неге тең?

№4. 500 г темір кесегін -10⁰С-тан +10⁰С-қа дейін қыздыру үшін қажетті жылу мөлшері (темірдің меншікті жылу сыйымдылығы 780Дж/кг⁰С)

№5. Газдың 800 молін 500 К-ге изобаралық қыздырған. Газдың жұмысын анықтаңыз? (R=8,31 Дж/моль )   

№6. Массасы 4 кг гелийді 100 К-ге изохоралы  қыздыру үшін  қажетті жылу мөлшерін және газдың  жұмысын анықтаңыз? ( М=4*10^-3  кг /моль); 

V. «Семантикалық картаны толтыру». Сұрақ пен дұрыс жауаптың қилысына «+» таңбасын қойыңыз. (екі сұрақтың жауабы біреу болуы мүмкін)

Сұрақ	Идел газдың ішкі энергия	Адиабаталық процесс	Изотермиялық процесс үшін термодинамика-ның І заңы	Изохор.пр үшін термодин І заңы	Изобаралық процесс үшін термодин  І заңы	Майер формуласы	Термодинамика-ның І заңы	Термодинамика-лық  жұмыс	Меншікті жылу сыйымдылық

VI. Қорытындылау.

VIІ.Бағалау.

VIІІ.Үйге тапсырма:

1. §5.8.

2. 11-жаттығу. №14, №15, №16.

Краткое описание документа:

Сыныбы: 10а(ж.б.)                                      күні:12.12.14.                                    

Сабақтың тақырыбы: Адиабаталық процесс

Сабақ мақсаты:

1.  Изопроцестер туралы түсінік қалыптастыруды әрі қарай жалғастыру, заттың

     жылу сыйымдылығының өтіп жатқан процестерге тәуелділігі туралы түсінік  

     беру.

2. Оқушылардың жеке ой қабілеттерін дамыту, белсенділік пен қызығушылықта-

    рын арттыру.

3. Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке,

    тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.

Сабақ әдісі: сұрақ-жауап, баяндау.

Сабақ түрі: аралас сабақ

Сабаққа көрнекілігі: интерактивті тақта, флипчарт

Сабақ барысы:

І. Ұйымдастыру кезеңі.

ІІ. Үйге берілген тапсырмалардың орындалуын тексеру.

А) «Шеңберден өтіп шығу»Шеңберден шығып кету үшін жазылған формулалар мен изопроцестерді шапшаң айтып үлгіруі керек.

 Ә) «Ой қозғау» Өткен тақырып бойынша сұрақтар қойылады.

·                    Меншікті жылусыйымдылығы дегеніміз не?

·                    Жылу мөлшері дегеніміз не?

·                    Жылусыйымдылығының өлшем бірлігі қандай?

·                    Термодинамикадағы энергияның айналу және сақталу заңы?

·                    Румфорд тәжірибелерінің жылу табиғатын зерттеудегі рөлі қандай?

·                    Дэвидің жүргізген тәжірибелерінен  кейін қандай қорытындылар жасалды?

·                    Джоульдің тәжірибелерінің жылу табиғатын зерттеудегі рөлі қандай?

·                    Майердің жылулық құбылыстарды зерттеуге сіңірген еңбектері қандай?

Б) «Шытырман жолдың жауабын тап» ойыныШытырман жолдан адаспай шыққан соң жаңа сабақтың тақырыбы шығады.

Изохоралық процесс

           Изохоралық процесс кезінде газға берілетін энергия:   

Тұрақты көлемдегі газдың меншікті жылу сыйымдылығы:     

Изохоралық процесс кезіндегі берілген жылу мөлшері:      

Бір атомды идеал газ үшін:         

Изобаралық процесс.

Изобаралық процесс үшін термодинамиканың бірініш заңы:     

Изобаралық процесс кезіндегі берілген жылу мөлшері:     

Бір атомды идеал газдың меншікті жылу сыйымдылығы:     

Сонда изобаралық процесс кезінде берілген жылу мөлшері:    

Екі атомды идеал газбен жұмыс істесек:        

Изотермиялық процесс.

Изотермиялық процесс үшін термодинамиканың бірінші заңы:

Газдың осы процестегі жылу сыйымдылығы  шексіздікке тең.

Идеал газдың изобаралық және изохоралық процестеріндегі меншікті жылу сыйымдылықтарының арасындағы байланыс:              

-тұрақты қысым кезіндегі мольдік жылу сыйымдылық.

-тұрақты көлем кезіндегі мольдік жылу сыйымдылық.

 -Майер формуласы.

ІІІ. Жаңа сабақ

Адиабаталық процесс .

       Адиабаталық дегеніміз жүйе мен сыртқы орта арасында жылу алмасу болмайтын процесс .

      Адиабаталық процесс кезiнде жылу алмасу болмайды. Сонда жүйенiң iшкi энергиясы тек қана онымен жасалған жұмыстың есебiнен өзгередi. Адиабаталық процесс жүретiндей етiп, белгiлi бiр тұрақты температураны алыңыздар да, жұмыс жасалуына қарай газдың iшкi энергиясының қалай өзгеретiндiгiн бақылаңыздар

      Адиабаталық процесс кезiнде Q = 0 және жүйенiң iшкi энергиясының өзгеруi жұмыс атқару арқылы ғана жүредi: ΔU= А. ΔU= А теңдiгi белгiлi қорытынды жасауға мүмкiндiк бередi. Егер жүйеде оң жұмыс жасалса, мысалы газ сығылатын болса, онда оның iшкi энергиясы ұлғаяды және температурасы өседi. Керiсiнше , газ ұлғайған кезде, ол өзi оң жұмыс атқарады (Аұ > 0). Оның iшкi энергиясы азаяды да, газ суиды.

     Егер цилиндр түбiне эфирге батырылған мақтаны салып, дереу поршендi қозғалтсақ, онда мақтадағы эфир буы жалындайды. Бұл эффект Дизель двигателiнiң жұмыс iстеу принципiнiң негiзiне алынған.

        Бұл жерде цилиндрге жанармай қоспасы емес, кәдiмгi атмосфералық ауа сорылады. Сығылу тактының соңында арнайы форсунка арқылы сұйық отын - солярка шашыра- тылады. Осы сәтте сығылған ауа температурасының жо-ғарлағаны сондай, тiптен жанармай тұтанады

1-сурет

      Күн көзiнiң әсерiнен жылыған ауа, жоғары көтерiледi де, биiктiкке көтерiлген сайын қы- сымның азаюына байланысты тез арада ұлға- йып-таралады. Бұл ауаның ұлғайып-таралуы оның салқындауына әкелiп соғады. Осының нәтижесiнде су булары конденсацияланады да, бұлттар пайда болады (1 - сурет).

     Адиабаталық процеске барлық тез өте- тін процестерді (жылу алмасу болуға үлгер- мейтін) мысалы, жарықтың ортада тара- уын, ішкі жану қозғалтқыштарының, суыт- қыш қондырырғыларының ұлғаю және сығылу циклдерін жатқызуға болады.

        Термодинамиканың бірінші бастамасынан адиабаталық процесс кезінде   екендігін көруге болады. және пайдаланып (1) аламыз. Екінші жағынан -дан 2). (2)-ні (1)-ге бөліп, аламыз:

       немесе       ,   мұндағы 

                           -  Пуассон коэффициенті.

Осы теңдеуді интегралдау береді, осыдан адиабаталықпроцесс теңдеуі Пуассон теңдеуін-адиабаталық процесс теңдеуін аламыз     .

Менделеев – Клапейрон теңдеуін пайдаланып, аламыз. .

Адиабаталық процестердің диаграммасы координатында гиперболамен бейнеленеді.

Адиабата (), изотермаға () қарағанда тік болады. Бұл 1-3 адиабаталық сығылу кезінде газдың қысымының артуы оның көлемінің азаюымен ғана емес, сонымен бірге температураның артуымен жүретінімен түсіндіріледі.

Адиабаталық процесс кезіндегі газдың жұмысы.

Адиабаталық процесс кезінде , сондықтан . Егер газ көлемнен көлемге адиабаталық ұлғайса, онда оның температурасы -ден -ге дейін азаяды да идеал газдың ұлғаю жұмысы

.

Осыдан Менделеев – Клапейрон теңдеуін пайдаланып,

     аламыз.

Адиабаталық ұлғаю жұмысы 1-2 (штрихталған аудан) изотермиялық процесс кезіндегіден аз. Адиабаталық ұлғаю кезінде газдың сууы болады, сонда изотермиялық ұлғаю кезіндегідей температура сырттан балама жылу мөлшері есебінен тұрақты болып ұсталып тұрады.

 Адиабаталық процесс.

Адиабаталық процесс үшін термодинамиканың бірінші заңы:

Адиаталық процесс Пуассон теңдеуімен сипатталады:

 деп идеал газдың тұрақты қысым кезіндегі  жылу сыйымдылығының идеал газдың тұрақты көлем кезіндегі жылу сыйымдылығына қатынасын түсінеді:

ІV. Сабақты бекіту

1.Оқушылар оқулықтың бір бет парағындағы мәтінді 3минут оқып шығуы тиіс.

    Термодинамиканың 1 заңы түсіндіру үшін , «Неге?» деген сұраққа жауап беру тиіс

1. Механикалық энергияның сақталу заңы неге тәуелді?
2. Термодинамиканың 1 заңы бойынша Q-неге туәелді?
3. Жылу мөлшері неге оң деп саналады?
4. Неге сырттан энергия алмай жүйе жұмыс істей алмайды?
5. Изобаралық ұлғаю кезінде газ қысымы неге тәуелді?
6. Изохоралық процесс кезінде көлем неге тең?
7. изотермиалық прцесс кезінде температура неге тең?
8. Неге  жылу алмасусыз процесс адиабаталық процесс деп аталады?

2. Есептер шығару.

№1. 127 0С температурадағы массасы 4г гелийдің ішкі энергиясы неге тең?  (М(Не)=4*10-3 кг/моль)

№2. Бір атомды идеал газдың 2 молін 50 К-ге қыздырған. Газдың ішкі энергиясының өзгерісі? (R=8,31 Дж/моль )

№3. Молекулаларының саны 1028 бір атомды идеал газдың температурасы 73°С-дан 127°С -ға дейін  артқанда ішкі энергиясының өзгерісі неге тең?

№4. 500 г темір кесегін -100С-тан +100С-қа дейін қыздыру үшін қажетті жылу мөлшері (темірдің меншікті жылу сыйымдылығы 780Дж/кг0С)

№5. Газдың 800 молін 500 К-ге изобаралық қыздырған. Газдың жұмысын анықтаңыз? (R=8,31 Дж/моль )   

№6. Массасы 4 кг гелийді 100 К-ге изохоралы  қыздыру үшін  қажетті жылу мөлшерін және газдың  жұмысын анықтаңыз? ( М=4*10-3  кг /моль); 

V. «Семантикалық картаны толтыру». Сұрақ пен дұрыс жауаптың қилысына «+» таңбасын қойыңыз. (екі сұрақтың жауабы біреу болуы мүмкін)

Сұрақ

Идел газдың ішкі энергия

Адиабаталық

процесс

Изотермиялық

процесс үшін термодинамика-ның І заңы

Изохор.пр үшін термодин І заңы

Изобаралық процесс

үшін термодин

 І заңы

Майер формуласы

Термодинамика-ның І заңы

Термодинамика-лық  жұмыс

Меншікті жылу

сыйымдылық

VI. Қорытындылау.

VIІ.Бағалау.

VIІІ.Үйге тапсырма:

1. §5.8.

2. 11-жаттығу. №14, №15, №16.