Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Физика / Конспекты / Разработка урока обобщение по основам термодинамики 10 класс
  • Физика

Разработка урока обобщение по основам термодинамики 10 класс

библиотека
материалов

Обобщающий урок по теме «Основы термодинамики»


Цель урока: обобщение и систематизация знаний по теме «Основы термодинамики».

Задачи урока:

1. Повторить теоретический материал, изученный в главе «Основы термодинамики».

2. Подтвердить первый закон термодинамики через выполнение кратковременной лабораторной работы «Вычисление изменения внутренней энергии тела при совершении работы».

3. Отработать навыки самостоятельной работы

Предварительно перед уроком класс делится на 3 группы, в группе определяются роли, которые учащиеся будут выполнять в течение урока: фасилитатор (посредник – организатор деятельности группы), докладчик (докладывает результаты работы группы всему классу), наблюдатель (отмечает признаки определённого поведения, определяет, как группа справляется с возникшими по ходу работы проблемами), регистратор (записывает результаты работы), хронометрист (следит за временем, отпущенным на выполнение работы). Учащихся и гостей знакомят с целями и задачами урока (слайд).

Первый этап урока состоит в повторении тем, изученным в данном разделе. Каждая группа выбирает тему, по которой они будут делать сообщение (выбор темы осуществляется как билет на экзамене). Перечень тем (слайд): Первый закон термодинамики, второй закон термодинамики, тепловые двигатели. На подготовку отводится 3 минуты, на сообщение 3 минуты, ответ должен быть кратким, ёмким, учащиеся из группы могут дополнить, ребята из других групп также могут дополнить.

Первый закон термодинамики:

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

ΔU = A + Q

Часто вместо работы А внешних тел над системой рассматривают работы А' системы над внешними телами. Учитывая, что А' = -А, первый закон термодинамики можно записать так:

Q = ΔU + А'

Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Теплота может передаваться тремя способами: конвекция, теплопроводность, лучистый теплообмен. Количество теплоты можно определить по формуле: Q = сm (t – t0) (при теплообмене), Q = λm (при плавлении и кристаллизации), Q = Lm (при парообразовании и конденсации), Q = qm (при горении).

Работа А, совершаемая внешними телами над газом, отличается от работы газа А' только знаком: А=- А'. поэтому работа внешних сил, действующих на газ, равна:

А = - А' = - рΔV

Для ответа учащимся предлагается набор карточек с формулами, которые они выбирают для ответа, среди предложенных карточек, есть с ошибками, например ΔU= А'+ Q, А'= Q – ΔU. Также выдаётся карточка с описанием процессов: нагревание и охлаждение, плавление и кристаллизация, парообразование и конденсация, горение, их надо дополнить формулами определения количества теплоты для данных процессов.

Второй закон термодинамики:

Ответ: все процессы в природе протекают только в определённом направлении. Все процессы в природе необратимы, необратимыми называются такие процессы, которые могут протекать только в определённом направлении; в обратном направлении они могут протекать только как одно из звеньев более сложного процесса.

Невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах – Р. Клаузиус.

Теплота всегда переходит от горячего тела к холодному, а механическая энергия макроскопических тел – во внутреннюю (приводится пример математического маятника).

Ещё одна формулировка второго закона термодинамики: все процессы в природе протекают в сторону увеличения энтропии (хаоса).

Для объяснения темы учащимся выдаётся карточка с изображением математического маятника, на основании данного рисунка, они должны сформулировать второй закон термодинамики.

Тепловые двигатели:

Ответ: для того, чтобы двигатель совершал работу, необходима разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Во всех тепловых двигателях эта разность давлений достигается за счёт повышения температуры рабочего тела на сотни или тысячи градусов по сравнению с температурой окружающей среды. Такое повышение происходит при сгорании топлива. Рабочим телом у всех тепловых двигателей является газ, который совершает работу при расширении. Температуру Т1 называют температурой нагревателя. По мере совершения работы газ теряет энергию и неизбежно охлаждается до некоторой температуры Т2 окружающей среды, её называют температурой холодильника.


Принципиальная схема теплового двигателя

Нагреватель температуры Т1



hello_html_3879e93a.gif


Теплота Q1

hello_html_591e9439.gif

hello_html_m560f7bf1.gif



hello_html_m6f85250.gifРабота А'






Теплота Q2hello_html_3fecc519.gif


Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем, равна:

А' = | Q1| - | Q2|, где Q1 – количество теплоты, полученное от нагревателя, а Q2 – количество теплоты, отданное холодильнику.

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют отношение работы А', совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

η = А'= | Q1| - | Q2| = 1 - | Q2|

| Q1 | | Q1 | | Q1 |

Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передаётся холодильнику, то η<1.

Сади Карно придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Он получил для КПД этой машины следующее значение:

ηmax = Т1 – Т2

Т1

Главное значение этой формулы состоит в том, как доказал Карно, что любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру Т1, и холодильником с температурой Т2, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины.

Для ответа на вопрос учащимся выдаётся принципиальная схема теплового двигателя, которую они должны заполнить, а также записать формулу для определения КПД теплового двигателя, и идеальной тепловой машины.

Второй этап урока - выполнение кратковременной лабораторной работы «Вычисление изменения внутренней энергии тела при совершении работы». Данная работа доказывает справедливость выполнения I закона термодинамики. На выполнение работы, оформление отчёта и ответы на контрольные вопросы отводится 10 минут. Описание работы выдаётся учащимся на стол.

Перед началом работы напоминаются правила техники безопасности:

  1. Так как в работе используются мензурка, колба и термометр, необходимо соблюдать правила пользования стеклянными приборами.

  2. Термометр нельзя встряхивать.

Приборы и материалы:1) пробирка химическая, закрытая пробкой; 2) термометр лабораторный от 0 до 1000С; 3) цилиндр измерительный с носиком 100мл с холодной водой; 4) лист бумаги; 5) таблица «Удельная теплоёмкость веществ». (слайд)

Порядок выполнения работы (слайд).

  1. Налейте в пробирку немного воды (8-10г) и измерьте её температуру.

  2. Закройте пробирку пробкой и заверните в бумагу. Энергично встряхните воду в пробирке в течение 30-40 с.

  3. Откройте пробирку и снова измерьте температуру воды.

  4. Вычислите изменение внутренней энергии воды.

  5. Ответьте на вопросы: (только на слайде)

- Как изменяется внутренняя энергия воды во время опыта? (Внутренняя энергия увеличивается).

- Каким способом вы изменяли внутреннюю энергию воды в опыте? (Совершая механическую работу).

- Зачем пробирку с водой необходимо было заворачивать в бумагу во время опыта? (Чтобы тепло от рук не передавалось через стекло воде, так как стекло является хорошим проводником тепла).

- Что можно сказать о зависимости изменения внутренней энергии тела от совершённой работы? (Если над телом совершается работа, то внутренняя энергия увеличивается, если само тело совершается работа, то внутренняя энергия уменьшается).

Заключительный этап урока: самостоятельная работа «Физическое лото». Каждой группе выдаётся карточка с задачами, а также карточка для учащихся, в которой предложено 15 вариантов ответов, из которых они должны выбрать верный и отметить против него номер задачи.


Карточка учителя


Вопросы

Ответы

1. Как изменится внутренняя энергия идеального газа при адиабатном расширении?

ΔU < 0

2. Газ, находящийся под давлением р = 105Па, изобарно расширился от 25 до 50 м3. Определите работу, совершённую газом при расширении.

2,5х106 Дж

3. Газу передано 100 Дж количества теплоты, а внешние силы совершали над ним работу 300 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа?

400 Дж

4. Как изменится внутренняя энергия идеального газа при изотермическом сжатии?

ΔU = 0

5. Газ, находящийся под давлением р = 100 кПа, изобарно расширился, совершив работу А = 25 Дж. На сколько увеличился объём газа?

2,5 х 10-4м3


Карточка для учащихся


ΔU < 0

1,25 х 104

100

0,00025

400

300

0

ΔU = 0

16,7

2500000

4000

ΔU>0

3,74 х 104

500

200

Карточка для учащихся с правильными ответами выводится на слайд, учащиеся сверяются со своим решением и самостоятельно объявляют результат.

В конце урока объявляются результаты урока и выставляются оценки, проводится рефлексия, самооценка учащихся о результатах урока.

Если останется время, два ученика делают небольшое сообщение о применение тепловых двигателей (презентация).





Применение тепловых двигателей.


Наибольшее значение имеет использование тепловых двигателей (в основном мощных паровых турбин) на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока. Около 80% всей электроэнергии в нашей стране вырабатывается на тепловых электростанциях.

Тепловые двигатели (паровые турбины) устанавливают также на атомных электростанциях.

На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели. На автомобилях применяют поршневые двигатели внутреннего сгорания с внешним образованием горючей смеси. (Карбюраторные двигатели) и двигатели с образованием горючей смеси непосредственно внутри цилиндров (дизели).

На железнодорожном транспорте до середины XX века основным двигателем была паровая машина. Теперь же главным образом используются тепловозы с дизельными установками и электровозы.

На водном транспорте используются как двигатели внутреннего сгорания, так и мощные турбины для крупных судов.

В авиации на лёгких самолётах устанавливают поршневые двигатели, а на огромных лайнерах – турбовинтовые и реактивные двигатели, которые также относятся к тепловым двигателям. Реактивные двигатели применяются и на космических ракетах.

Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима.

Автор
Дата добавления 23.03.2016
Раздел Физика
Подраздел Конспекты
Просмотров349
Номер материала ДВ-547920
Получить свидетельство о публикации

"Инфоурок" приглашает всех педагогов и детей к участию в самой массовой интернет-олимпиаде «Весна 2017» с рекордно низкой оплатой за одного ученика - всего 45 рублей

В олимпиадах "Инфоурок" лучшие условия для учителей и учеников:

1. невероятно низкий размер орг.взноса — всего 58 рублей, из которых 13 рублей остаётся учителю на компенсацию расходов;
2. подходящие по сложности для большинства учеников задания;
3. призовой фонд 1.000.000 рублей для самых активных учителей;
4. официальные наградные документы для учителей бесплатно(от организатора - ООО "Инфоурок" - имеющего образовательную лицензию и свидетельство СМИ) - при участии от 10 учеников
5. бесплатный доступ ко всем видеоурокам проекта "Инфоурок";
6. легко подать заявку, не нужно отправлять ответы в бумажном виде;
7. родителям всех учеников - благодарственные письма от «Инфоурок».
и многое другое...

Подайте заявку сейчас - https://infourok.ru/konkurs


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


Идёт приём заявок на международный конкурс по математике "Весенний марафон" для учеников 1-11 классов и дошкольников

Уникальность конкурса в преимуществах для учителей и учеников:

1. Задания подходят для учеников с любым уровнем знаний;
2. Бесплатные наградные документы для учителей;
3. Невероятно низкий орг.взнос - всего 38 рублей;
4. Публикация рейтинга классов по итогам конкурса;
и многое другое...

Подайте заявку сейчас - https://urokimatematiki.ru

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