Урок,Презентация "Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ по физике"

• 1 слайд

  
  
  Подготовка к ОГЭ И егэ по физике и информатике
  
  «Тепловой баланс, тепловое равновесие»
  Лекай Светлана Викторовна,
  учитель физики
  первая категория
  МБОУ «Зоринская СОШ»
  2022г.
  

• 2 слайд

  Сергей Капица
  
  
  
  
  «Хороший вопрос:
  как учить – знаниям или пониманию?
  ..Знания очень легко получить
  – из интернета, из разных источников,
  их слишком много, и они слишком подвижны,
  а понимание – это то, что остаётся.. Основная задача настоящего образования – научить пониманию.»
  

• 3 слайд

  
  
  Цель занятия :
  1. Развить познавательные, интеллектуальные способности учащихся, умения рационально мыслить, самостоятельно организовывать свою деятельность.
  2. Способствовать возможности школьников проявить себя и добиться успеха.
  Ожидаемый результат:
  
  1. Успешная самореализация учащихся в учебной деятельности.
  2. Умения ставить перед собой задачи, решать их, представлять полученные результаты.
  

• 4 слайд

  В ЕГЭ такие задачи входят в задание под № 27.
  В спецификации  высокого уровня сложности "примерное время выполнения" задачи повышенной сложности составляет от 20 до 30 минут.
  
  В заданиях № 27 из ЕГЭ по физике часто встречаются задачи, связанные с темами: «Молекулярная физика. Термодинамика».
  
  
  

• 5 слайд

• 6 слайд

  Для решения задач необходимо чётко представлять себе следующее:
  как вычисляется давление, концентрация , среднеквадратическая скорость МКТ идеального газа;
  
  как связать кинетическую энергию частиц с абсолютной температурой газа, знать где необходимо применять постоянную Больцмана;
  
  Знать взаимосвязь трёх важнейших макроскопических параметров, описывающих состояние идеального газа — давления, объёма и температуры.
  
  Знать, что представляет собой абсолютная влажность воздуха, уметь различать м/у собой парциальное давление и давление насыщенного пара;
  
  что такое КПД нагревательного элемента;
  
  
  

• 7 слайд

  Основные теоретические моменты:
  Основное уравнение МКТ идеального газа
  Cвязь между давлением газа и средней кинетической энергией его частиц имеет вид:
  1. p = ⅔ nE, где р- давление ,n — концентрация газа (число частиц в единице объёма), Е- кинетическая энергия.
  2. p = ⅓ m0nv², m 0 —масса частицы, v²- квадратичная скорость, ρ- плотность вещества.
  p = ⅓ ρv² .
  Связь средней кинетической энергии частиц и абсолютной температуры газа даётся формулой:
  1. E = 3/2 kT, где k = 1,38 · 10−23 Дж/К — постоянная Больцмана, определение квадратичной скорости частицы: vср. кв. = √ 3kT/ m0 .
  R = kNA = 1,38 · 10−23 Дж/ К · 6,02 · 1023 моль−1 = 8,31 Дж /моль · К . Константа R - называется универсальной газовой постоянной. Теперь формула для среднеквадратической скорости приобретает вид:
  2. v ср. кв. = √ 3RT/ µ .
  

• 8 слайд

  Уравнение Менделеева — Клапейрона
  Связь между давлением, концентрацией и температурой : p = nkT
  Вспомним теперь, что n = N /V и N = νNA, где ν — число молей газа:
  откуда pV = νRT - (уравнение Менделеева — Клапейрона ),NA= 6,02 *10²³ моль ¯
  Взаимосвязь трёх важнейших макроскопических параметров, описывающих состояние идеального газа — давления, объёма и температуры.
  pV = mRT /µ, т.к. m /V = ρ — плотность газа,
  то получим: p = ρRT / µ
  

• 9 слайд

  Влажность воздуха
  Абсолютная влажность — это парциальное давление водяного пара, находящегося в воздухе (т. е. давление, которое водяной пар оказывал бы сам по себе, в отсутствие других газов).
  Относительная влажность воздуха φ — это отношение
  р -парциального давления водяного пара в нём к давлению
  р н- насыщенного водяного пара при той же температуре. Как правило, это отношение выражают в процентах:
  φ= p /pн · 100%
  или через плотности:
  φ= ρ /ρн · 100%.
  

• 10 слайд

  Количество теплоты
  Третье. Количество теплоты, поглощённое телом при:
  нагревании: Q = cm∆t;
  плавлении:  Q = λm;
  кипении: Q = Lm ;
  сгорания топлива: Q = qm .
  Здесь  Q - количество теплоты,  m- масса,  ∆t - изменение температуры тела при нагревании,  c - удельная теплоёмкость,  λ - удельная теплота плавления,  L - удельная теплота парообразования, q – удельная сгорания топлива.
  КПД нагревательного элемента определяется по формуле: 
  η= Q 1*100% / Q 2,
  η= A1*100% / A2.
  Здесь η-КПД нагревателя,  Q 1 -количество теплоты, поглощённое телом, Q2 -количество теплоты, выделенное нагревателем. КПД обычно измеряется в процентах. Если энергетических потерь нет, то КПД равен 100%.
  А1-полезная работа, А2- затраченная или полная совершенная работа в электрическом токе. Запомни, что η <100%, т.к. А1< А2.
  
  

• 11 слайд

  Задача №1
  В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с холодной водой начинается конденсация паров воды из воздуха, если снизить температуру стакана до 27 °C. По результатам этих экспериментов определите абсолютную и относительную влажность воздуха. Для решения задачи воспользуйтесь таблицей. Поясните, почему конденсация паров воды в воздухе может начинаться при различных значениях температуры. Давление и плотность насыщенного водяного пара при различной температуре показано в таблице:
  
  

• 12 слайд

  Решение:
   Водяной пар в воздухе становится насыщенным при температуре 27 °C. Следовательно, давление р- водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при температуре 27 °C, из таблицы 36 гПа.
  Абсолютная влажность равна плотности водяных паров. Первое состояние: насыщенный пар при 27 °C. Второе: пар при 29°C. Пар охлаждается от 29 до 27 °C изобарически, поэтому  давление   насыщенного водяного пара при температуре 29 °C равно 40 гПа. Относительной влажностью воздуха   называется отношение:
  
  Пусть   ρ  — абсолютная влажность воздуха при температуре 29 °C равно, а   ρ н — плотность насыщенных водяных паров при этой температуре. Относительную влажность можно рассчитать
  Ответ: 25,83 г/м³
  

• 13 слайд

  Задача №2
  .
  
  Дано:
  m 1 = 1 кг .
  m2 = 20 г = 0,02 кг
  t2 = 20 °C
  t= -2 ̊ С
  tпл.льда = 0 °C
  C1 = 2100 Дж/кг ̊ С
  С2 = 4200 Дж/кг ̊ С
  λ льда = 340000 Дж/кг
  t1-?
  T1
  Решение:
   1. Количество теплоты, необходимое для нагрева льда, находящегося в калориметре, до температуры t:
  2. Количество теплоты, отдаваемое водой при охлаждении ее до  0 °C :
  
  3. Количество теплоты, выделяющееся при отвердевании воды при  :
  
  4. Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении льда, полученного из воды, до температуры t:
  5. Уравнение теплового баланса:
  6. Объединяя (1) — (5), получаем:
  
  
  
  В калориметре находился 1 кг льда. Чему равна первоначальная температура льда, если после добавления в калориметр 20 г воды, имеющей температуру 20 °C, в калориметре установилось тепловое равновесие при  -2 ̊ С ? Теплообменом с окружающей средой и теплоемкостью калориметра пренебречь.
  
  

• 14 слайд

  Задача №3
  В 2012 году зима в Подмосковье была очень холодной, и приходилось использовать системы отопления дачных домов на полную мощность. В одном из них установлено газовое отопительное оборудование с тепловой мощностью 17,5 кВт и КПД 85%, работающее на природном газе — (CH4) метане.   Сколько пришлось заплатить за газ хозяевам дома после месяца (30 дней) отопления в максимальном режиме? Цена газа составляла на этот период 3 рубля 30 копеек за 1 кубометр газа, удельная теплота сгорания метана 50,4 МДж/кг. Можно считать, что объём потреблённого газа измеряется счётчиком при нормальных условиях. Ответ округлите до десятков рублей.
  
  

• 15 слайд

  Решение задачи
  Дано:
  N = 17,5 кВт = 17500 Вт
  η = 85% = 0,85
  Тариф = 3,30 руб./ м³
  t = 86400 c* 30 дней = 2592000 с
  q = 50,4 МДж/к г = 50400000 Дж/кг
  μ ( CH4) = 16 г/моль = 0,016 кг/моль
  Т= 0 ̊ С = 273 К
  р н.атм. давление = 100000 Па
  R= 8,31 Дж/моль К
  Стоимость - ?
  
  
  Решение:
  1.  Согласно уравнению Клапейрона — Менделеева, плотность метана  CH4  при нормальных условиях равна:
  
   2 Удельная теплота сгорания метана в пересчёте на кубометр газа равна .
  
  3. Определим мощность выделяющаяся при сгорании газа :
  
  4. Таким образом, за месяц (30 суток по 86400 секунд) потребление энергии составит:
  
  5. Объём потребленного за месяц газа будет равен :
  
  6.Стоимость = тариф* V = 3,30 руб./ м³ * 1504 м³ =
  = 4960 рублей. Ответ: 4960 рублей
  
  

• 16 слайд

  Задача № 4
  На газовую плиту поставили сосуд, в котором находится 0,5 литра воды при температуре   В верхней части сосуда имеется ёмкость с 1 кг льда при температуре 0 ̊ С  (см. рис.). Пары воды могут выходить из сосуда, обтекая ёмкость со льдом. Что и при какой температуре окажется в верхней ёмкости к моменту, когда вся вода в сосуде испарится? Считать, что на нагревание ёмкости расходуется 50 %  теплоты, получаемой водой в сосуде. Испарением воды при температуре ниже + 100 ̊С ,  а также теплоёмкостью стенок сосуда и ёмкости пренебречь.
  
  
  

• 17 слайд

  Решение задачи
  Дано:
  V= 0,5 л = 0,0005м³
  ρ =1000 кг/м³
  m льда = 1 кг
  Т1 =+20 ̊ С
  Т2 = +100 ̊ С
  η = 50% = 0,5
  Т льда = 0 ̊ С
  λ = 330000 Дж/кг
  L= 2300000 Дж/кг
  С= 4200Дж/кг ̊ С
  
  Т - ?
  
  Решение:
  1. Найдём сначала количество теплоты, которое получит сосуд к моменту, когда вся вода в нём испарится. Оно складывается из теплоты, затраченной на нагревание всей массы воды :(С — удельная теплоёмкость,   L— удельная теплота испарения воды, λ - удельная плавления) : m = ρ V = 0,5 кг
  Q = cm воды (T2- T1) + L m воды =1318 к Дж
  2. Из условия следует, что  50% = 0,5 этого количества теплоты пошло на нагревание ёмкости со льдом: 
  0, 5 * Q = 659 кДж
  3.  На плавление всей массы льда т льда с удельной теплотой плавления λ необходимо количество теплоты:
  Q пл. = L m льда = 330 кДж < 0, 5 * Q = 659 кДж
  4. Остальное количество теплоты пойдёт, очевидно, на нагревание получившейся в ёмкости воды массой  М от  0 ̊ С  до некоторой температуры Т:
  0, 5 * Q - Q пл. = 659-330 = 329 кДж = смт, отсюда найдем температуру:
  Т = 329000 Дж / 4200 Дж/кг̊ С *1 кг = 78 ̊ С < 100̊ С
  Таким образом, вода в ёмкости, получившаяся при плавлении льда, не испарится
  Ответ: к моменту испарения всей воды в сосуде в верхней ёмкости окажется 1 кг воды при температуре  + 78 ̊ С.
  
  
  
  
  
  
  Ответ: к моменту испарения всей воды в сосуде в верхней ёмкости окажется 1 кг воды при температуре 
  
  
  
  
  
  
  
  

• 18 слайд

  Задача № 5
  Среднеквадратичная скорость молекул идеального одноатомного газа, заполняющего закрытый сосуд, равна  Как и на сколько изменится среднеквадратичная скорость молекул этого газа, если давление в сосуде вследствие охлаждения газа уменьшить на 19%?
  
  

• 19 слайд

  Решение задачи
  Дано:
  υ1 ср. кв. = 450 м/с
  η = 19% = 0,19
  ∆ υ ср. кв. - ?
  
  Решение:
  υ 1- начальная среднеквадратичная скорость,
  υ 2- конечная среднеквадратичная скорость.
  Запишем основное уравнение МКТ, для первого и второго состояний газа:
  
  Объём сосуда и число молекул в нём не изменяются, следователь, концентрация остаётся неизменной. Получаем:
  
  
  Отсюда : ∆ υ = υ 2- υ 1 = 0,9 υ 1 - υ 1= -0,1 υ 1= -0,1* 450 м/с =
  = - 45 м/с
  Таким образом, среднеквадратичная скорость молекул газа уменьшается на 45 м/с.
  
  
  
  
  
  

• 20 слайд

  Задача№6
  В цилиндре объёмом V=10 л  под поршнем находится воздух с относительной влажностью r =60%   при комнатной температуре T = 293 K  под давлением p = 1 атм. Воздух сжимают до объема  V/2  поддерживая его температуру постоянной. Какая масса m воды сконденсируется к концу процесса сжатия? Давление насыщенного пара воды при данной температуре равно  p н = 17,5 мм. рт. ст.
  
  

• 21 слайд

  Решение задачи
  Дано:
  V= 10 л = 0,01 м³
  r = 60% = 0,6
  T = 293K
  p = 1 атм.= 100000 Па
  p н = 17,5 мм.рт.ст.= 2330Па
  μ (Н2О) = 0.018 кг/моль
  R= 8,31 Дж/моль К
  m-?
  Решение:
  Давление водяного пара в начальном состоянии было равно :
  p 1= r p н = 10,5 мм.рт.ст.
  2. После изотермического сжатия в два раза, если бы пары воды не конденсировались, их давление составило бы  2 p 1= 2 r p н = 21 мм.рт.ст. Значит, при сжатии после достижения давления паров 17,5 мм рт. ст. начнётся процесс их конденсации, при котором часть пара сконденсируется, а давления пара останется равным  p н .
  3. В начальном состоянии согласно уравнению Клапейрона — Менделеева и закону Дальтона в цилиндре объёмом V находилась масса воды, равная :
  
  4. В конечном состоянии в цилиндре объёмом  V/2  находится при относительной
  
  
  Таким образом, масса сконденсировавшейся воды равна
  
  
  Ответ: 17 мг.
  

• 22 слайд

  
  
  Спасибо за внимание!!!
  
  
  
  Адрес для обратной связи:
  [e-mail]
  
  

• 23 слайд

  
  
  
  список литературы и интернет ресурсов:
  
  Раздел ФИПИ: https://phys-oge.sdamgia.ru/test?filter=all&category_id=27&print=true
  СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ https://phys-ege.sdamgia.ru/test?theme=308
  Демоверсия 2018 года (ФИПИ):https://ucthat-v-skole.ru/zagruzki/oge2018-fiz-demo.pdf
  Демоверсия 2017 года (ФИПИ): https://www.resolventa.ru/data/fizgia/fizgia2015.pdf