Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Конспекты / Конспект урока " Применение первого закона термодинамики к изопроцессам"
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Физика

Конспект урока " Применение первого закона термодинамики к изопроцессам"

библиотека
материалов

hello_html_190e626f.gifПрименение первого закона термодинамики к изопроцессам

Разделы: Преподавание физики



Цель урока: Установить связь между изменениями внутренней энергии, работы и количеством теплоты для изопроцессов.

Задачи урока:

1) образовательные задачи:

  • углубление, обобщение и систематизация знаний по первому закону термодинамики;

  • применение полученных знаний при решении качественных и расчетных задач;

2) воспитательные задачи:

  • формирование активной жизненной позиции;

  • формирование информационной культуры;

3) развивающие задачи:

  • развитие алгоритмического мышления, памяти, внимания;

  • развитие умения применять знания на практике;

  • развитие умений действовать самостоятельно;

Оборудование урока: компьютеры, мультимедийный проектор, диски “ Microsoft Office в школе”, “Открытая физика”

Ход урока

1. Орг. момент

2. Опрос.

Для изучения новой темы нам необходимо повторить следуюшие вопросы:

  1. Что называют изопроцессом?

  2. Что называют изотермическим процессом?

  3. Что называют изобарным процессом?

  4. Что называют изохорным процессом?

  5. Формула изменения внутренней энергии.

  6. Формула работы для изохорного, изобарного, изотермического процессов.

  7. Закон сохранения энергии.

  8. Первый закон термодинамики.

3. Объяснение нового материала.

На прошлых уроках, изучая газовые законы, мы составили таблицу 1( рис.1) ( Приложение 1). Обратите внимание на 5 столбик этой таблицы, где приведено геометрическое истолкование работы для различных изопроцессов. Это пригодится сегодня нам для нашего урока.

Выведем формулы первого закона термодинамики для различных процессов.

1) Изотермическое сжатие

Для вывода 1 закона термодинамики воспользуемся интерактивной моделью изотермического сжатия ( рис.2) и графическим истолкованием работы для процесса ( рис.3)

http://festival.1september.ru/articles/508649/img2.JPG

рис. 2

http://festival.1september.ru/articles/508649/img3.JPG

рис.3

 http://festival.1september.ru/articles/508649/img4.JPG

рис.4

Для изотермического процесса T- const, http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifT=0, а значит http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU= 3/2 v RT=0 ( внутренняя энергия не изменяется). Над газом совершается работа А>0, а тепло выделяется Q<0.

Первый закон термодинамики http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU=A+Q выглядит так:

0 = -Q + A

Над газом совершается работа, при этом газ выделяет тепло во внешнюю среду ( внутренняя энергия не изменяется)

А блок –схема 1 закона для изотермического сжатия приведена на рис. 4

2) Изотермическое расширение

Для вывода 1 закона термодинамики воспользуемся интерактивной моделью изотермического расширения ( рис.5) и графическим истолкованием работы для процесса( рис.6)

 

http://festival.1september.ru/articles/508649/img5.JPG

рис.5

http://festival.1september.ru/articles/508649/img6.JPG

рис.6

http://festival.1september.ru/articles/508649/img7.JPG

рис.7

Для изотермического процесса T- const, http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifT=0, а значит http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU=0 ( внутренняя энергия не изменяется). Газ совершает работу А<0, а тепло поглощается (Q>0).

Первый закон термодинамики выглядит так:

Q = A

Газ совершает работу за счет поглощения тепла из внешней среды ( внутренняя энергия не изменяется)

Блок - схема первый закона термодинамики для изотермического сжатия представлена на рис. 7

3) Изобарное нагревание.

Воспользуемся интерактивной моделью и (пронаблюдаем изобарное нагревание) ( рис. 8) и графическим представлением работы ( рис. 9)

http://festival.1september.ru/articles/508649/img8.JPG

рис.8

http://festival.1september.ru/articles/508649/img9.JPG

рис.9

http://festival.1september.ru/articles/508649/img10.JPG

рис.10

При изобарном нагревании температура увеличивается ( http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifT>0 ), внутренняя энергия увеличивается (http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU>0), газ совершает работу , тепло поглощается.

Первый закон термодинамики выглядит так:

Q = http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU – A

Газ получает тепло из внешней среды. Полученная таким образом энергия тратится на увеличение внешней энергии и на совершение работы.

В итоге блок - схема первого закон термодинамики выглядит как на рис.10

4) Изобарное охлаждение

Пронаблюдав процесс изобарного охлаждения на интерактивной модели ( рис.11) и воспользовавшись рис.12 можем сделать вывод:

http://festival.1september.ru/articles/508649/img11.JPG

рис.11

http://festival.1september.ru/articles/508649/img12.JPG

рис.12

http://festival.1september.ru/articles/508649/img13.JPG

рис.13

при изобарном охлаждении температура уменьшается ( http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gif T<0 ), внутренняя энергия уменьшается (http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gif U<0), над газом совершается работа , тепло выделяется.

Первый закон термодинамики выглядит так:

http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU = -Q + A

Над газом совершается работа, при этом газ выделяет тепло во внешнюю среду, а его внутренняя уменьшается .

Блок – схема для 1 закона термодинамики для этого случая представлен на рис. 13

5) Изохорное нагревание

Изохорное нагревание пронаблюдаем на интерактивной модели ( рис14) и воспользуемся графиком на рис 15. Вывод:

http://festival.1september.ru/articles/508649/img14.JPG

рис. 14

http://festival.1september.ru/articles/508649/img15.JPG

рис. 15

http://festival.1september.ru/articles/508649/img16.JPG

рис. 16

При изохорном нагревании (http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gif T>0 ), внутренняя энергия увеличивается (http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU>0) , работа A=phttp://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifV равна нулю, т.к. http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifV=0, а тепло поглощается (Q>0).

Первый закон термодинамики выглядит так:

http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU=Q

Газ увеличивает свою внутреннюю энергию за счет теплоты, полученной из внешней среды.

Интерпретация 1 закона термодинамики для изохорного нагревания представлена на рис. 16

6) Изохорное охлаждение

Изохорное охлаждение пронаблюдаем на интерактивной модели ( рис17) и графиком на рис 18. Вывод:

 http://festival.1september.ru/articles/508649/img17.JPG

рис. 17

http://festival.1september.ru/articles/508649/img18.JPG

рис. 18

http://festival.1september.ru/articles/508649/img19.JPG

рис. 19

При изохорном охлаждении (http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gif T<0 ), внутренняя энергия уменьшается(http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU<0 , работа A=phttp://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifV равна нулю, т.к. http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifV=0, а тепло выделяется (Q<0).

Первый закон термодинамики выглядит так:

http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU=-Q

Газ выделяет тепло во внешнюю среду; при этом его внутренняя энергия уменьшается.

7) Адиабатное сжатие

Адиабатным называется процесс изменения объема и давления газа при отсутствии теплообмена с окружающими телами.

  • Примеры адиабатных процессов:

  • сжатие воздуха в воздушном огниве;

  • сжатие воздуха в дизеле;

Пронаблюдаем процесс адиабатное сжатие и построение адиабаты на интерактивной модели процесса. ( рис. 20 и рис.21)

http://festival.1september.ru/articles/508649/img20.JPG

рис. 20

http://festival.1september.ru/articles/508649/img21.JPG

рис. 21

http://festival.1september.ru/articles/508649/img22.JPG

рис. 22

 При адиабатном сжатии температура увеличивается( http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gif T>0 ), внутренняя энергия увеличивается (http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU>0), над газом совершается работа А>0, а количество теплоты равно нулю.

Первый закон термодинамики выглядит так:

http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU=A

Над газом совершается работа, при этом внутренняя энергия газа увеличивается.

8) Адиабатное расширение

Пронаблюдаем адиабатное расширение и построение адиабаты на интерактивной модели процесса. ( рис. 23 и рис. 24 )

http://festival.1september.ru/articles/508649/img23.JPG

рис. 23

http://festival.1september.ru/articles/508649/img24.JPG

рис.24

http://festival.1september.ru/articles/508649/img25.JPG

рис.25

При адиабатном расширении температура уменьшается ( http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gif T<0 ), внутренняя энергия уменьшается (http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gif U<0), газ совершает работу ( А<0), а количество теплоты равно нулю.

Первый закон термодинамики выглядит так:

0= - http://festival.1september.ru/articles/508649/img0.gifU+A

Газ совершает работу только за счет своей внутренней энергии. ( Внутренняя энергия при этом уменьшается)

Мы познакомились с новым процессом – адиабатным, а для всех процессов записали первый закон термодинамики.

В результате у нас получилась таблица 2 (рис. 26)( Приложение 2)

3. Закрепление нового материала.

Заполнение теста на компьютере. ( тестер с диска “ Microsoft Office в школе”)

( Вариант прилагается).( Приложение 3)

Д/З. §

  • Дополнить таблицу №2

  • Написать сообщения о проявлениях первого закона термодинамики в быту и природе.

  • Сделать сообщение о двигателях Дизеля.

Использованные материалы:

  1. Диск “ Открытая физика”

  2. Тестер с диска “ Microsoft Office в школе”

  3. Физика в таблицах и схемах” О.В. Яневская

  4. Задания для контроля знаний. Термодинамика” А.З Перлин и др. газета “Физика” №47/1995

Поделиться…


Краткое описание документа:

Урок « Применение первого закона термодинамики к изопроцессам» является крайне важным в цепочке: закон сохранения энергии – первый  закон термодинамики - практическое применение первого закона термодинамики. Сделана попытка связать воедино газовые законы и первый закон термодинамики. По своей сути это интегрированный урок с информатикой, так как на уроке обращаемся в интерактивным моделям газовых законов и  с их помощью выводем формулы первого закона термодинамики для различных процессов. Это делает урок более наглядным и учащиеся лучше усваивают формулы первого закона термодинамики для разных случаев.

 

Автор
Дата добавления 13.12.2014
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров675
Номер материала 187193
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх