Методика решение задач по термодинамике в 8-х классах

Методика решение задач по термодинамике в 8-х классах

Раздел термодинамики в 8-х классах представлен процессами нагревание, плавление, парообразование, сгорание топлива, тепловые двигатели.

При решении учащиеся испытывают определенные трудности: не могут применить закон сохранения энергии, не видят всех процессов, путают температуры. Я в своей практике использую вычерчивание графиков протекающих процессов и учу этому учащихся.

На графике учащиеся проставляют температуру и показывают стрелками, отдает тело количество теплоты или получает

Предлагаю свой порядок решения задач.

После того, как учащиеся познакомились с формулой количества теплоты при нагревании и охлаждении, научились работать с единицами измерения и быстро выражать и формулы массу, изменение температуру, удельную теплоемкость, перехожу к более сложным задачам.

1.Пример

Два тела с разной температурой приводятся в тесный контакт.(Это может быть нагретое твердое тело опущенное в жидкость, две жидкости разных температур соединяют вместе) и наступает тепловое равновесие. Из графиков видно, что одно тело отдает количество теплоты, другое получает

Q₁₌m₁ c₁ (t₁ - t)

Q₂₌m₂ c₂ (t – t₂)

Q₁ = Q₂

m₁ c₁ (t₁ - t) = m₂ c₂ (t – t₂)

Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач. ( Несколько позже добавляю процент потери энергии при теплообмене)

2.Пример

Твердое тело, при заданной температуре , плавится. (аналогично жидкое тело переходит в парообразное). Найти количество теплоты.

Q₁₌m₁ c₁ (t₁ - t)

Q_{2 =} m₁ λ

Q = Q₁ + Q₂

Q = m₁ c₁ (t₁ - t) + m₁ λ

3.Пример

Тело отвердевает и остывает (пар конденсируется и вода остывает) Найти какое количество теплоты выделится.

Q_{1 =} - m₁ λ

Q_{2 =} m₁ c₁ (t – t₁)

Q = Q₁ + Q₂

Q = -( m₁ λ + m₁ c₁ (t₁ – t)

4. Пример

В сосуде с заданной массой находится жидкость при температуре . В жидкость помещается нагретое тело. Происходит теплообмен.

Q₁₌m₁ c₁ (t₁ - t)

Q₂₌m₂ c₂ (t – t₂)

Q₃₌m₃ c₃ (t – t₂)

Q₁ = Q_{2 +} Q₃

m₁ c₁ (t₁ - t) = m₂ c₂ (t – t₂) + m₃ c₃ (t – t₂)

Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач. ( Несколько позже добавляю процент потери энергии при теплообмене)

5.Пример

Нагретое тело при остывании нагревает и плавит лед (Нагретым телом может быть твердое тело и жидкость)

Q₁₌m₁ c₁ (t₁ – t_пл)

Q₂₌m₂ c₂ (t_пл – t₂)

Q_{3 =} m₂ λ

Q_{1 =} Q_{2 +} Q₃

m₁ c₁ (t₁ – t_пл) = m₂ c₂ (t_пл – t₂) + m₂ λ

Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач. ( Для сильных ребят добавляю процент потери энергии при теплообмене)

6.Пример

Стоградусный пар, или жидкий металл при температуре плавления превращает лед при отрицательной температуре в воду при 0⁰С.

Q_{1 =}r m₁

Q_{2 =} m₁ c₁ (t_пар – t_пл)

Q_{3 =} m₂ c₂ (t_пл – t₁)

Q_{4 =} m₂ λ

Q_{1 +} Q_{2 =} Q_{3 +} Q₄

r m_{1 +} m₁ c₁ (t_пар – t_пл) = m₂ c₂ (t_пл – t₁) + m₂ λ

Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач.

7.Пример

Нагретое твердое тело поставлено на лед при отрицательной температуре. В результате теплообмена образовалась вода при некоторой температуре.

Q_{1 = =} m₁ c₁ (t₁ – t)

Q_{2 =} m₂ c₂ (t_пл – t₂)

Q_{3 =} m₂ λ

Q_{4 =} m₂ c₂ (t – t_пл)

Q_{1 =} Q_{2 +} Q_{3 +} Q₄

m₁ c₁ (t₁ – t) = m₂ c₂ (t_пл – t₂) + m₂ λ + m₂ c₂ (t – t_пл)

Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач.

8.Пример

Лед при отрицательной температуре превращается в стоградусный пар в результате сгорания топлива.

Q = m₁q

Q_{1 =} m₂ c₁ (t_пл – t₁)

Q_{2 =} m₂ λ

Q_{3 =} m₂ c₂ (t_пар – t_пл)

Q_{4 =} r m₂

Q = Q_{1 +} Q_{2 +} Q_{3 +} Q₄

m₁q = m₂ c₁ (t_пл – t₁) + m₂ λ + m₂ c₂ (t_пар – t_пл) + r m₂

Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач. ( Для сильных ребят добавляю процент потери энергии при теплообмене)

Пользуясь графическим методом, я добиваюсь у восьмиклассников хороших результатов (до 75% учащихся после работы с графическим изображением процессов решают задачи высокого уровня, в том числе и с КПД.