Открытый урок на тему: «Термодинамика. Внутренняя энергия и работа в термодинамике.»


Министерство труда, занятости и трудовых ресурсов Новосибирской области государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение новосибирской области «Новосибирский колледж транспортных технологий имени Н.А. Лунина Барабинский филиал Новосибирского колледжа транспортных технологий имени Н. А. Лунина»
Открытый урок на тему: «Термодинамика. Внутренняя энергия и работа в термодинамике.»Преподаватель дисциплины физика:
Нагога Екатерина Михайловна
Барабинск, 2015 год
Тема: «Термодинамика. Внутренняя энергия и работа в термодинамике.»Цели: (Сл. 2.)
Ввести понятия термодинамики, внутренней энергии, работы в термодинамике;
Развитие речи, мышления;
Формировать познавательный интерес, положительной мотивации к учению;
Воспитание дисциплинированности, эстетического восприятия мира.
Организационные формы и методы обучения:
Традиционные- беседа;
Инновационные –изучение нового материала с помощью компьютера.
Средства обучения:
Компьютер;
Проектор;
Тестовые задания.
Ход урока
Организационный момент
Вступительное слово учителя.
Повторение домашнего задания (Сл. 3.)
Вопросы
На какие виды делятся твердые тела по характеру относительного распространения частиц?
Ответ: кристаллы и аморфные тела.
Что из себя представляют кристаллы?
Ответ: молекулы, атомы и ионы расположены в определенном порядке, в форме кристаллической решетки, образуя дальний порядок.
Примеры: железо, серебро, медь, лед и т.д.
Что представляют собой аморфные тела?
Ответ: а. т. не имеют строгого порядка, образуют ближний порядок.
Пример: стекло, канифоль, смола, парафин и т.д.
Основные свойства кристаллов?
Ответ: сохраняет объем и форму, анизотропны.
(анизотропия-зависимость физических свойств от направления внутри кристалла).
Основные свойства аморфных тел?
Ответ: сохранение объема и формы при низких температурах, с повышением температуры они ведут себя как вязкие жидкости, изотропны.
(изотропия-независимость физических свойств тела от выбранного в нем направления).
Монокристаллы – это…
Ответ: твердые тела, частицы которого образуют единую кристаллическую решетку.
Пример: монокристалл кварца, каменной соли, алмаза, топаза и т.д.
Поликристаллы- это…
Ответ: твердое тело, состоящее из монокристаллов.
Пример: лед, железо, медь и т.д.
Объяснение нового материала.
(Сл.4.)Термодинамика- раздел физики, в котором изучается теория тепловых процессов, не учитывая молекулярное строение тел.
Как вы знаете макроскопические тела имеют параметры P-давление, V- объём, T- температура.
Термодинамика была создана в середине 19 века после открытия закона сохранения энергии. В её основе лежит понятие внутренней энергии.
(Сл.5.)Внутренняя энергия- это суммарная кинетическая энергия движения и взаимодействия молекул.
U=∑(EK+EP)
Так как молекулы идеального газа не взаимодействуют
Между собой, то EP=0.
Вся внутренняя энергия идеального газа определяется кинетической энергией движения его молекул.
EK= 3/2m/M RT => U= 3/2m/M RT
Или U= 3/2m/M R T - для одноатомного газа.
Внутренняя энергия идеального одноатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре.
При использовании уравнения Менделеева- Клапейрона: U= 3/2 PV – для одноатомного газа.
U= 5/2 PV- для двухатомного газа.
U= i/2 PV- для произвольного газа, где i=n*2+1- число степеней свободы.
(Сл.6.) Имеется два способа изменения внутренней энергии:
Теплообмен - тело получает или отдает некоторое количество теплоты в процессе теплопередачи.
Пример: ставим кастрюлю с водой на огонь, по мере того как нагревается кастрюля, нагревается и вода. При этом кастрюля отдает своё тепло воде.
Теплообмен- передача энергии от одного тела к другому без совершения работы.
Теплообмен

теплопроводность конвекция излучение
(теплопроводность-способность материальных тел к переносу энергии от более нагретых частей тела к менее нагретым телам. Конвекция- вид теплопередачи, при котором внутренняя энергия передается струями и
потоками. 
Излучение- процесс испускания и распространения энергии в виде волн и частиц. )
При теплообмене энергия передаётся от более нагретого тела к менее нагретому.
Энергия, переданная системе или полученная системой при теплообмене, называется количеством теплоты.
(Сл.7.) Количество теплоты обозначается буквой Q, измеряется в Дж.
Если система получает тепло, Q>0;
Если отдаёт- Q<0.
К тепловым явлениям относятся процессы:
процессы формулы
Нагревание и охлаждение Q=cm t c-удельная теплоёмкость вещества
Кипение и конденсация Q=Lm L- удельная теплота парообразования
Плавление и отвердевание Q=lm l- удельная теплота плавления
Сгорание топлива Q=qmq- удельная теплота сгорания топлива
(Сл.8.) 2. Совершение механической работы.
При совершении работы изменяется объём тела, скорость молекул тела и температура, а скорость тела = 0.
Если работа совершается над телом, то его внутренняя энергия увеличивается;
Если же тело само совершает работу, это ведет к уменьшению его внутренней энергии.
Работа газа обозначается буквой А, измеряется в Дж. А=±pV.
V>0, газ совершает положительную работу;
V<0, работа- отрицательна;
V=0, газ на совершает работу.
(Сл.9.) 4.Закрепление изученного. Решение задач.
1. В стальном баллоне находится гелий массой 0,5 кг. при температуре 100 С. Как изменится внутренняя энергия гелия, если его температура повысится до 300С.
2. Воздух находится под давлением 3*105Па и занимает объём V=0,6 м3. Какая работа будет совершена при уменьшении объёма до 0,2 м3.
(Сл.10.) 5. Самостоятельная работа (работа по карточкам).
На столах у вас лежат карточки, вам нужно ответить на вопросы, затем обменяться тетрадями, проверить и выставить оценки.
Выберите ответы вместо многоточия и закончите фразы. Правильный только один ответ.
Количество теплоты- количественная характеристика изменения внутренней энергии системы путем…
а) совершения работы
б) передачи электроэнергии
в) совершения работы и теплообмена
г) теплообмена.
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. Какое определение ошибочно?
Внутренней энергией тела называется….
а) энергия этого тела за вычетом механической энергии тела как целого.
б) сумма кинетической и потенциальной энергий всех частиц составляющих тело.
в) сумма кинетических энергий молекул.
г) все определения неправильны.
4. Внутреннюю энергию можно измерить…
а) только путем теплопередачи.
б) нельзя измерить вообще.
в) путем совершения работы.
г) совершением работы и теплопередачей.
5. Термодинамическая система- это…
а) совокупность тел с разными температурами.
б) тела, обладающие высокой температурой.
в) совокупность макроскопических тел обменивающихся друг с другом энергией.
г) совокупность макроскопических тел и полей обменивающихся друг с другом и внешней средой энергией и веществом.
6. Наука, изучающая свойства макроскопических тел с энергетических позиций, называется….
а) молекулярно- кинетической теорией.
б) динамикой.
в) термодинамикой.
г) энергодинамикой.
Критерии оценок: 1-3 вопр.- «3»
4-5 вопр.- «4»
вопр.-«5»
(Сл.11.) 6. Домашнее задание
§75-77 Упражнение 15 № 1,2.
Приложение 1.
Выберите ответы вместо многоточия и закончите фразы. (Правильный только один ответ.)
Количество теплоты- количественная характеристика изменения внутренней энергии системы путем…
а) совершения работы
б) передачи электроэнергии
в) совершения работы и теплообмена
г) теплообмена
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. Какое определение ошибочно?
Внутренней энергией тела называется….
а) энергия этого тела за вычетом механической энергии тела как целого.
б) сумма кинетической и потенциальной энергий всех частиц составляющих тело.
в) сумма кинетических энергий молекул.
г) все определения неправильны.
4. Внутреннюю энергию можно измерить…
а) только путем теплопередачи.
б) нельзя измерить вообще.
в) путем совершения работы.
г) совершением работы и теплопередачей.
5. Термодинамическая система- это…
а) совокупность тел с разными температурами.
б) тела, обладающие высокой температурой.
в) совокупность макроскопических тел обменивающихся друг с другом энергией.
г) совокупность макроскопических тел и полей обменивающихся друг с другом и внешней средой энергией и веществом.
6. Наука, изучающая свойства макроскопических тел с энергетических позиций, называется….
а) молекулярно- кинетической теорией.
б) динамикой.
в) термодинамикой.
г) энергодинамикой.
Критерии оценок: 1-3 вопр.- «3»
вопр.- «4»
6 вопр.-«5»
Слайд 1 слайд 2

Слайд 3 Слайд 4

Слайд 5 Слайд 6

Слайд 7 Слайд 8

Слайд 9 Слайд 10

Слайд 11


Приложенные файлы