Учительська світлиця

УРОК № 80 / ІІІ.3-3. РОБОТА Й КІЛЬКІСТЬ ТЕПЛОТИ. І ЗАКОН ТЕРМОДИНАМІКИ

Мета: 1) ввести поняття: роботи газу, кількості теплоти, формулу, за якою можна розрахувати роботу газу, І закон термодинаміки; сприяти формуванню уявленню учнів про зміни Q, AU, A в термодинамічній системі;

2) продовжити формування вмінь застосовувати формули для розв'язування задач;

3) продовжити формування акуратності при оформленні розв'язання задач.

Очікувані результати: учні оперують поняттями і термінами термодинаміки — внутрішня енергія, робота, кількість теплоти; знають та застосовують формулу для розрахунків внутрішньої енергії, роботи, кількості теплоти, і закону термодинаміки при розв'язуванні задач.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 5 хв

II. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

Учитель пропонує розв’язати 1 варіант задачі, яку подано в 12 варіантах.

Аеростат об’ємом V наповнили гелієм, що має внутрішню енергію U. Тиск газу р. Обчисліть значення величини, позначеної зірочкою (*).

III. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Короткий конспект навчального матеріалу (ЦОР ІП)

1. Обчислення роботи під час ізобарного процесу

Робота газу (А) визначається так: FΔx = pSΔx або A_r = pΔV. Якщо газ стиснути, то ΔV < 0 — робота газу від’ємна, якщо газ розширити, то ΔV > 0 — робота газу додатна. Робота зовнішніх сил матиме протилежний знак: А = -А_г = -pΔV. Отже, здійснюючи над газом додатну роботу, зовнішні тіла передають йому певну енергію. При розширенні газу, навпаки, робота зовнішніх сил від’ємна.

2. Графічне визначення роботи газу

За ізобарного процесу робота розширення газу може бути визначена на діаграмі p - V як площа прямокутника.

З графіка випливає, що

А = pΔV = p(V₂ – V₁).

За довільної залежності p(V) необхідно весь процес розбити на велику кількість етапів, на кожному з яких зміна тиску повинна бути незначною.

Сумарна робота буде і в цьому випадку дорівнювати площі фігури, обмеженої графіком залежності тиску від об’єму, віссю абсцис і перпендикулярами, відновленими до осі в точках V₁ і V₂.

3. І закон термодинаміки

· І закон термодинаміки — це закон збереження енергії, який поширюється на теплові явища.

Зміна внутрішньої енергії тіла дорівнює сумі кількості теплоти, переданого тілу, і роботи, що здійснюється над тілом:

ΔU = Q + А.

Кількість теплоти, що передається тілу, дорівнює сумі зміни внутрішньої енергії тіла і роботи, яку воно виконує:

Q = ΔU + А_г.

IV. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ

Розв'язування задач

Задача 1

Газу надають кількість теплоти Q = 7 кДж. При здійсненні процесу передачі тепла його частина ζ = 0,6 пішла на збільшення внутрішньої енергії газу. Визначте роботу, здійснену газом.

Задача 2

Газу надають кількість теплоти Q = 5 ∙ 10⁵ Дж. яка частина підведеного тепла ζ трансформувалась в зміну внутрішньої енергії газу, якщо в процесі його розширення здійснилась робота A = 2 ∙ 10⁵ Дж?

Запропонувати наступну задачу в 12 варіантах учням розв’язати самостійно.

Задача 3

Під час нагрівання (охолодження) ідеальний газ в балоні з рухомим поршнем розширюється (стискається) і, переміщуючи поршень, здійснює роботу А_г. Внутрішня енергія газу при цьому змінюється від U₁ до U₂. Кількість теплоти, передана газу в цьому процесі, дорівнює Q. Обчисліть значення величини, позначеної зірочкою (*). Чи можна за наведеними в умові задачі даними визначити роботу зовнішніх сил, прикладених до поршня, і якщо так, то чому вона дорівнює? Як змінилась — збільшилась чи зменшилась — температура газу в цьому процесі?

V. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

1. Вивчити відповідний параграф підручника, конспект уроку, відповісти на запитання після параграфа, виконати завдання за задачником.

2. Розв’язати задачу.

За ізобарного нагрівання об’єм гелію збільшився в три рази. Яку роботу здійснив газ? яку кількість теплоти йому передано? Маса гелію 12 г, початкова температура гелію -123 °С.