7
План урока № _____
Дата _________
Класс________
Тема: Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.
Цель урока: сформировать понятие работы в тепловых процессах, организовать деятельность учащихся по ознакомлению и первичному закреплению учебного материала. установить связь между изменениями внутренней энергии, работы и количеством теплоты для изопроцессов; научить решать задачи по данной теме.
Задачи:
Образовательная – систематизировать и обобщить знания, полученные учащимися при изучении темы «Газовые законы»; вывести формулу работы при расширении или сжатии идеального газа, дать понятие геометрического и физического смысла работы, уметь находить работу, совершенную газом и над газом по графикам изопроцессов, научиться применять полученные знания при решении задач.
Развивающая – развитие интеллектуальных умений и навыков: выделение главного, анализ, умение делать выводы, конкретизация; развитие творческое мышление.
Воспитывающая – повысить интерес учащихся к изучению физики; воспитывать у учащихся умение слушать товарищей, формировать и защищать свою точку зрения; воспитывать умение рационального использования своего времени.
Тип урока: комбинированный.
Методы: по степени самостоятельности ученика в приобретении знаний – репродуктивный, частично-поисковый, исследовательский; по способу подачи школьникам учебной информации – словесные, наглядные, практические; по способу организации мышления – индуктивный, дедуктивный.
Виды деятельности учащихся: решение задач с разноуровневыми заданиями, выполнение тестового задания.
Оборудование и оснащение урока: компьютер, интерактивная доска, презентация, анимации.
Учебный материал: (наглядные пособия, раздаточный материал, тесты).
План урока и сетка времени:
| Этап урока. | Время |
| 1. Организационный этап. | 2 мин. |
| 2. Проверка домашнего задания: выполнение и взаимопроверка. | 5-6 мин. |
| 3. Изучение нового материала. | 15 мин. |
| 4. Закрепление изученного материала. | 15 мин. |
| 5. Подведение итогов. | 5 мин. |
| 6. Дом задание § 5.3, | 2 мин. |
Ход урока.
I этап. Организационный. Обеспечить рабочую обстановку и психологический настрой учащихся, направленные на организацию продуктивной деятельности. Кратко охарактеризовать порядок и содержание урока. Сообщить критерии оценивания работы на уроке. Ответить отсутств.
Актуализация знаний.Фронтальная кратковременная беседа об основных понятиях, изученных на предыдущих уроках по теме «Термодинамика. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики». Подготовить детей к восприятию нового материала. (Мы с вами начали изучать тему «Термодинамика». На сегодняшняшнем уроке повторим понятия внутренней энергии, способы ее изменения, первый закон термодинамики, рассмотрим новую тему работа в термодинамике).
Фронтальный опрос.
Что называется внутренней энергией тела?
Как рассчитать внутреннюю энергию идеального одноатомного газа?
Как рассчитать работу совершенную газом?
Сформулируйте закон сохранения энергии?
Сформулируйте первый закон термодинамики?
II этап. Проверка домашнего задания. Тестирование 2 варианта. (Раздать листы задания) Поле выполнения теста, идет взаимопроверка работы (ответы на экране).
Решение тестов. Выберите ответы вместо многоточия и закончите фразы:
| 1 вариант | вариант |
| 1. Изобарный процесс при m = const описывается уравнением а) p1V1 = p2V2; б) p1T2 = p2T1; в) PV= RT; г) V1/T1 = V2/T2. 2. Внутренняя энергия – это ... а) энергия, зависящая только от внутреннего состояния системы. б) энергия тел, входящих в термодинамическую систему. в) кинетическая энергия движения молекул. г) потенциальная энергия атомов. 3. Как изменяется внутренняя энергия при повышении температуры? а) увеличивается. б) уменьшается. в) у газов увеличивается, а у жидкостей и твёрдых тел не меняется. 4. Математическое выражение первого начала термодинамики... а) А = ∆U + Q. б) ∆U= Q +А, в) Q=∆U + A. г) Q = ∆U. 5. Газу передано количество теплоты 150 Дж, и внешние силы совершили над ним работу 350 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии? а) 200 Дж. б)500 Дж. в)150 Дж. г) -200 Дж.
| 1. Изотермический процесс при m = const описывается уравнением: а) p1V1 = p2V2; б) p1T2 = p2T1; в) pV= RT; г)V1T2 = V2T1. 2. Внутреннию энергию можно изменить: а) можно изменить только путем теплопередачи. б) нельзя изменить. в) можно изменить только путем совершения работы. г) можно изменить путем совершения работы и теплопередачи. 3. Если над телом совершена работа. Как изменяется внутренняя энергия тела? а). уменьшается б) увеличивается. в) у газов увеличивается, а у жидкостей и твёрдых тел не меняется. 4. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа вычисляется по формуле: а) р V; б )  RT; в)  RT. 5. Газ, расширяясь, совершает работу 100 Дж. При этом к нему подводится 300 Дж тепла. Как изменилась его внутренняя энергия? а)не изменилась; б) уменьшилась на 100 Дж; в)возросла на 300 Дж; г)возросла на 200 Дж. |
- Итак, обменяйтесь листами, проводим взаимопроверку.
- Поднимите руку кто набрал 5 «+», 4 «+», 3 «+», 2,1 «+», сдайте листы.
III этап. Изучение нового материала. Сообщение темы и цели урока.
Итак:
Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии для тепловых процессов) определяет количественное соотношение между
изменением внутренней энергии системы 
U,
количеством теплоты Q, подведенным к ней,
и суммарной работой внешних сил A, действующих на систему.
Первый закон термодинамики - Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного к системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее:
Первый закон термодинамики - количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами А':
Новая тема:
С помощью первого закона термодинамики можно делать важные заключения о характере протекающих процессов. Рассмотрим эти процессы.
1. изохорный процесс. v=const делится в свою очередь на два процесса
А) изохорное нагревание.
При изохорном нагревании ( T0 ), внутренняя энергия увеличивается (U0) , работа A=pV равна нулю, т.к. V=0, а тепло поглощается (Q0).
Первый закон термодинамики выглядит так:
Газ увеличивает свою внутреннюю энергию за счет теплоты, полученной из внешней среды.
При изохорном процессе объем газа остается постоянным, поэтому газ не совершает работу. Изменение внутренней энергии газа происходит благодаря теплообмену с окружающими телами.
Б) изохорное охлаждение.
При изохорном охлаждении ( TUV равна нулю, т.к. V=0, а тепло выделяется (Q
Газ выделяет тепло во внешнюю среду; при этом его внутренняя энергия уменьшается.
2. Изотермический процесс. T= const
А) изотермическое сжатие.
Для изотермического процесса T= const, T=0, а значит U= 3/2 v RT=0 ( внутренняя энергия не изменяется). Над газом совершается работа А0, а тепло выделяется Q
Первый закон термодинамики U=A+Q выглядит так:
Над газом совершается работа, при этом газ выделяет тепло во внешнюю среду
( внутренняя энергия не изменяется)
Б) изотермическое расширение
Для изотермического процесса T=const, T=0, а значит U=0 ( внутренняя энергия не изменяется). Газ совершает работу А0).
3. Изобарный процесс. р=const
А) изобарное нагревание.
При изобарном нагревании температура увеличивается (T0), внутренняя энергия увеличивается (U0), газ совершает работу, тепло поглощается.
Первый закон термодинамики выглядит так:
Газ получает тепло из внешней среды. Полученная таким образом энергия тратится на увеличение внешней энергии и на совершение работы.
Б) изобарное охлаждение
При изобарном охлаждении температура уменьшается ( T U
А) Фронтальный опрос по таблице.
| Учитель: «Итак, мы рассчитали работу газа при расширении. Теперь остается выяснить, при каком изопроцессе работа газа максимальна. Для этого заполним таблицу (см. приложение) Записыть формулу процесса и нарисовать график в координатах pV. Определить работу для процесса. | К доске по очереди выходят три ученика и, заполняя первые две колонки таблицы, рассказывают о изопроцессах в газах.
|
| Приложение Изопроцесс | Работа газа |
Изохорный V=const, P/T=const | 1.“Изохорный процесс – это процесс, при котором отношение давления газа к его температуре есть величина постоянная” Записывает формулу процесса и рисует график в координатах pV.   P
A=0
 V
|
Совершается ли работа при изохорном процессе? | При изохорном процессе работа не совершается, т.к объем газа не изменяется. |
Изобарный P=const, V/T=const | 2. “Изобарный процесс – это процесс, при котором отношение объма газа к его температуре есть величина постоянная” Записывает формулу процесса и рисует график в координатах pV. Р А=р(V2-V1)
 V
|
Изменяется ли температура газа при изобарном процессе? За счет чего? | При изобарном процессе температура газа изменяется за счет поступления или отвода тепла. |
Изотермический T=const, PV=const | 3.“Изотермический процесс – это процесс, при котором произведение давления газа на его объем есть величина постоянная” Записывает формулу процесса и рисует график в координатах pV.   P
A0
V |
Почему при изотермическом процессе внутренняя энергия газа не изменяется? | При изотермическом процессе внутренняя энергия газа не изменяется, т.к. температура газа остается постоянной |
|
|
|
Б) Решение задач (на столы разноуровневые задания, задачи у доски)
Уровень А
Газ, занимающий объем V1 и имеющий давление p1, расширяется до объема V2 один раз изобарно, а другой — изотермически. В каком случае работа расширения газа больше? Обоснуйте ответ графически.
Некоторая масса идеального газа переходит из состояния В в состояние С двумя различными способами: BaC и BbC, причем в процессе каждого перехода газ совершает работу и происходит теплообмен. Одинакова ли при каждом переходе работа, совершаемая газом?
При изотермическом расширении идеальным газом совершена работа 15 кДж. Какое количество теплоты сообщено газу? Решаем устно.
-------------------------------------------------------------------------------
В процессе изобарного расширения газа была совершена работа, равная 400 Дж. При каком давлении совершался этот процесс, если объем газа увеличился от 0,3 до 0,6 м3.
При изобарном расширении газа была совершена работа, равная 600 Дж. На сколько изменился объем газа, если давление газа было равно 4×105 Па?
Азот массой 280 г был нагрет при постоянном давлении на 100 К. Чему равна работа, которую совершил газ при расширении?
Уровень В
Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 4 так, как показано на рисунке. Вычислите работу, совершаемую газом.
Идеальный газ расширяется по закону p = kV, где р – давление, V – объем, k = 200 МПа/м3. Найдите работу, совершаемую газом при увеличении объема от 2 до 3 л.
Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объёмом 50 м3 при давлении 60кПа?
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Какую работу совершил воздух массой 290 г при его изобарном нагревании на 20 К и какое количество теплоты ему при этом сообщили.
Определите работу, совершаемую гелием при переходе из состояния 1 в состояние 6 (рис. 200). [9 кДж]
Газ, изобарно расширяясь при давлении 2×105 Па, совершает работу 200 Дж. Чему равен первоначальный объем газа, если его конечный объем оказался равным 2,5 л?
Задача 3. Какова внутренняя энергия гелия, заполняющего аэростат объёмом 50 м3 при давлении 60 кПа?
Дано: “СИ” Решение.
V = 50 м3
р = 80 кПа 8∙104 Па
U - ?
Получите свидетельство
Вход
Конспект урока по физике на тему "Применение первого закона термодинамики к изопроцессам" (0.11 MB)
0
1610
256
Нравится
0
