Саба? та?ырыбы: Ішкі энергия. ?згеру т?сілдері. Термодинамиканы? бірінші за?ы, оны изороцестерге ?олдану.
Саба? ма?саты:
Білімділік: Денені? ішкі энергиясыны, оны ?згерту жолдары. Изопроцестер туралы т?сінік ?алыптастыруды ?рі ?арай жал?астыру, термодинамиканы? бірінші за?ын изопроцестерге ?олдану.
Дамытушылы?: О?ушыларды? жеке ой ?абілеттерін дамыту, белсенділік пен ?ызы?ушылы?тарын арттыру.
Т?рбиелік: О?ушыларды? ?ылыми д?ниетанымын ?алыптастыру, жауапкершілікке, тияна?тылы??а, е?бек?орлы??а т?рбиелеу.
Саба? ?дісі: с?ра?-жауап, баяндау.
Саба? т?рі: аралас
Саба??а керекті ??ралдар: интерактивті та?та, флипчарт
Саба? барысы:
І. ?йымдастыру кезе?і.
1. С?лемдесу;
2. О?ушыларды т?гендеу;
3. Сынып болмесіні? тазалы?ын тексеру;
4. О?ушыларды? саба??а дайынды?ын тексеру (ж?мыс орны, отырыстары, сырт?ы т?рлері);
5. О?ушыларды? назарын саба??а аудару.
ІІ. ДК. ?й тапсырмасын тексеру, ?айталау.
А) теориялы? білімдерін тексеру.
?) практикалы? тапсырмаларын тексеру.
Б) есептерін тексеру.
?йге берілген тапсырмаларды? орындалуын тексеру.
Авогадро саны неге те??
Термодинамикада?ы ж?мыс?
Термодинамиканы? бірінші за?ы?
Изотермиялы? процесте не т?ра?ты?
Термодинамиканы? екінші за?ы?
Изобаралы? процесте не т?ра?ты?
Нютонны? ?шінші за?ы?
Температура деп?
Тест с?ра?тары
1. Энергия дегеніміз не?
А) Денені? жылдам ж?ру ?абілеті ?) Денені? ?шу ?абілеті
Б) Денені? ж?мыс істеу ?абілеті В) Денені? к?ш т?сіруі
2. Энергияны? ?лшем бірлігі ?андай?
А) Джоуль ?) Ньютон Б) Паскаль В) метр
3. Ысты? су мен суы? суды? ?айсысында диффузия ??былысы тезірек ж?реді?
А) ысты? суда ?) суы? суда Б) екеуінді бірдей В) диффузия суда ж?рмейді
4. Заттарды? ?здігінен араласу ??былысы
А) ?айнау ?) сал?ындау Б) булану В) диффузия
5. ?андай т?жырым молекулалы? кинетикалы? теорияны? негізгі ?а?идаларына жатпайды?
А) заттар б?лшектерден т?рады ?) б?лшектер хаосты? ?оз?алыста болады?
Б) б?лшектер бір-бірімен ?серлеседі В) Молекулаларды? массасы мен ?лшемі аз
6. Температура дегеніміз.
А) Молекулаларды? со?ты?ыс саны ?) Затты? агрегат к?йіні? сипаттамасы
Б) Молекулаларды? орташа кинетикалы? энергиясыны? к?рсеткіші
В) Газды? істеген ж?мысыны? к?рсеткіші
ІІІ.ДК Білімді жан-жа?ты тексеру./ ІV. ДК. Жа?а материалды ?абылдау?а ?зірлік, ма?сат ?ою. Б?гінгі саба?та изороцеестер тулалы білімімізді жетілдіріп, термодинамиканада ?олдануын ??ыну.
ІV. Жа?а саба?.
Iшкi энергия туралы т?сiнiк. Макроденелерд механикалы? энергиямен ?атар, ?здерiнi? iштерiне т?йы?тал?ан энергия?а ие. Ол – iшкi энергия. Ол барлы? энергетикалы? т?рленулердi? балансына кiредi. Механикалы? ж?мыс жасамай-а? денелердi ?ыздыр?анда, оларды? iшкi энергиясы ?л?аяды. Iшкi энергияны? механикалы? энергия?а айналуыны? керi процесi болатыны с?зсiз. Молекулалы?-кинетикалы? теория к?з?арасынан макроскопиялы? дененi? iшкi энергиясы барлы? молекулаларды? ретсiз ?оз?алыстарыны? кинетикалы? энергиялары мен оларды? бiр-бiрiмен ?зара ?серiнi? потенциалды? энергияларыны? ?осындысына те?. U ?ріпімен белгіленеді, ?лшем бірлігі – Дж Термодинамика - энергияны? т?рленуiне ?атысты жалпы за?дар?а негiзделген жылулы? процесстер туралы ?ылым.
Iшкi энергия - макроденелердi? механикалы? энергиямен ?атар ?здерiнi? iштерiнде орналас?ан энергиясы.
Бiр атомды газды? iшкi энергиясы. Идеал газды? барлы? iшкi энергиясы оны? молекулаларыны? ?алыптаспа?ан ?оз?алысыны? кинетикалы? энергиясы болып табылады. Массасы m бiр атомды газ ?шiн ол бiр атомны? орташа кинетикалы? энергиясыны? E = 3kT/2 жалпы атомдар санына N = mNa/M к?бейткенге те?. kNa = R екенiн ескерiп, мынаны табамыз:
U = 3mRT/2M. (3.6)
Бiр атомды идеал газды? iшкi энергиясы, молекулаларыны? ?зара ?серлесуiнi? потенциалды? энергиясы н?лге те? бол?анды?тан, к?лемге (?ысым?а) байланысты емес. Тек газ температурасыны? ?згеруiнi? есебiнен ?ана газды? энергиясы ?згередi. На?ты газдар ж?не с?йы?тар ?шiн молекулаларды? орташа потенциалды? энергиясы н?лден ?згеше. Газдарда ол кинетикалы? энергиямен салыстыр?анда ?те аз, ал с?йы?тар мен ?атты денелер ?шiн кинетикалы? энергиямен шамалас болып келедi. Демек, жалпы жа?дайда, iшкi энергия потенциалды? энергия сия?ты ?оз?алмалы ортаны? к?лемiне, температурасына т?уелдi болады.
Термодинамикада?ы ж?мыс. Термодинамикада ?оз?алыста?ы ортаны? аз б?лшектерiнi? бiр-бiрiне ?атысты орын ауыстыруы ?ана ?арастырылады. Н?тижесiнде дене к?лемi, оны? iшкi энергиясы ?згередi. Дене жылдамды?ы т?тасымен ал?анда н?лге те? болып ?алады. Ж?мыс классикалы? механикада?ы сия?ты аны?талады, бiра? ол дененi? кинетикалы? энергисыны? ?згеруiне емес, оны? iшкi энергиясыны? ?згеруiне те? болады. Мысалы, газдарды? сы?ылуы кезiнде поршень ?зiнi? механикалы? энергиясыны? бiр б?лiгiн газдар?а бергендiктен, молекулаларды? кинетикалы? энергиясы ?л?аяды, газ ?ызады. Керiсiнше, егер газ ?л?айса, онда алыста?ан поршенмен со?ты?ыс?аннан кейiн молекулаларды? жылдамды?ы азайып, газ суиды.
Ж?мысты есептеу. ?оз?алмалы ортаны? к?лемi ?згергендегi iстелген ж?мыс мына?ан те? болады
А′ = p·(V2-V1) = p·ΔV. (3.1)
3.1-сурет
3.2-сурет
?л?аю кезiнде (V2 > V1) газ о? ж?мыс жасайды: А′>0. Сы?ылу кезiнде V2<V1, сонды?тан оны? ж?мысы терiс болады: А′<0. Керiсiнше, газ сы?ыл?ан кездегi сырт?ы к?штердi? ж?мысы о? болады да, газ ?ыза бастайды. ?л?аю кезiнде сырт?ы к?штердi? ж?мысы терiс болады – газ суиды.
Т?ра?ты ?ысым жа?дайында, газды? ж?мысы геометриялы? т?р?ыдан т?сiндiргенде 3.1.–суретiнде келтiрiлген (P-V) графигiндегi V1АВV2 тiк т?ртб?рышыны? ауданына д?лме-д?л те? екендiгiн о?ай к?руге болады. Жалпы жа?дайда газ ?ысымы к?лемге байланысты функция болып табылады. Бiра?, газ ж?мысы б?рын?ысынша санды? т?рде бастап?ы ж?не со??ы к?йлердегi p1 ж?не p2 ?ысымдарына те? AV1 ж?не AV2 кесiндiлерiмен ж?не P-ны? V-?а байланысты графигiмен шектелген фигураны? ауданына те? болады(3.2-сурет).
Сыныпта т?жірибе жасалады. Пробирка?а су ??йып, оны спирт шамымыен ?ыздырса?, пробирканы? ты?ыны атып шы?ады. Неліктен? Себебі пробиркада?ы су ?айна?анда ішкі энергиясы артады. О?ушылар не бай?а?аны туралы т?сіндіріп, ?рі ?арай жа?а саба?ты т?сіндіремін.
Термодинамиканы? бiрiншi за?ы. К?птеген деректердi жина?тауды? негiзiнде энергияны? са?талуыны? жалпылама за?ы т?жырымдалды: таби?атта энергия U жо?тан пайда болмайды ж?не жо?алмайды, ол тек бiр т?рден екiншi т?рге ауысады.
Жылу ??былыстарында тарал?ан энергияны? са?талу ж?не айналу за?ы термодинамиканы? бiрiншi за?ы деп аталады.
Жалпы жа?дайда, ж?йенi? бiрiншi U1 к?йден екiншi U2 к?йге ауысуы кезiнде, iшкi энергия ат?арыл?ан ж?мысты? есебiнен ?алай ?згерсе, ж?йеге сырттан берiлген жылуды? ?серiнен де солай ?згере алады.
Термодинамиканы? бiрiншi за?ы на? осылай т?жырымдалады: iшкi энергияны? ?згерiсi ж?йеге берiлген жылу м?лшерi мен сырт?ы к?штердi? ж?мысыны? ?осындысына те?:
ΔU = A + Q. (3.7)
Егер ж?йе жылу ?ткiзбейтiн болса (Q = 0) ж?не ол механикалы? ж?мыс ат?армаса (А=0), онда ΔU = 0, немесе U1=U2: т?йы? ж?йенi? iшкi энергиясы ?згермейдi (са?талады). Б?л дерек жылулы? баланс те?деуiн ?орыт?анда ?олданыл?ан болатын.
Термодинамиканы? бiрiншi за?ынан, еш?андай энергетикалы? шы?ынсыз шексiз м?лшерде ж?мыс жасай алатын ?ондыр?ыны – м??гiлiк двигательдi жасап шы?ару м?мкiндiгiнi? терiстiгi шы?ады. Шын м?нiнде, егер ж?йеге жылу берiлмесе (Q = 0 ), онда ж?мыс A iшкi энергияны? азаюы есебiнен ?ана ж?зеге асар едi: A = ΔU. Двигатель, энергия ?оры таусыл?аннан кейiн, ж?мысын то?татады.
Изохоралы? процесс. Б?л процесте газ к?лемi ?згермейдi: V = const. Газды? iшкi энергиясыны? ?згерiсi о?ан берiлген жылу м?лшерiне те?: ΔU = Q. Егер газ ?ыздырылса, онда Q > 0 ж?не ΔU > 0 – iшкi энергия ?л?аяды. Газды суыт?ан кезде: Q < 0 ж?не ΔU < 0, оны? iшкi энергиясы азаяды.
Изотермалы? процесс. Изотермалы? процесс кезiнде газды? температурасы т?ра?ты болады (Т = const) ж?не оны? iшкi энергиясы ?згермейдi. Газ?а берiлген барлы? жылу м?лшерi пайдалы ж?мыс ат?ару?а ж?мсалады: Q = А′. Газ белгiлi жылу м?лшерiн (Q > 0) ал?ан кезде, ол о? ж?мыс ат?арады (А′ > 0). Керiсiнше, егер газ ?орша?ан орта?а жылу берсе, онда оны? ат?ар?ан ж?мысы терiс болып саналады.
Изобаралы? процесс. Изобаралы? процесс кезiндегi газ?а берiлген жылу м?лшерi оны? iшкi энергиясыны? бiрге ?згеруiне ж?не ?ысым т?ра?ты бол?ан кездей P = const ж?мысты ат?ару?а шы?ындалады.
Адиабаталы? процесс. ?орша?ан ортамен жылу алмасуы болмайтын жа?дайда ?тетiн ж?йедегi изопроцесс адиабаталы? процесс деп аталады.
Адиабаталы? процесс кезiнде Q = 0 ж?не ж?йенi? iшкi энергиясыны? ?згеруi ж?мыс ат?ару ар?ылы ?ана ж?редi: ΔU= А. ΔU= А те?дiгi белгiлi ?орытынды жасау?а м?мкiндiк бередi. Егер ж?йеде о? ж?мыс жасалса, мысалы газ сы?ылатын болса, онда оны? iшкi энергиясы ?л?аяды ж?не температурасы ?седi. Керiсiнше, газ ?л?ай?ан кезде, ол ?зi о? ж?мыс ат?арады (А? > 0). Оны? iшкi энергиясы азаяды да, газ суиды.
«Шытырман жолды? жауабын тап» ойыны. Шытырман жолдан адаспай шы??ан со? жа?а саба?ты? та?ырыбы шы?ады.
V. ДК. О?ытылып отыр?ан о?у материалын ?абылдауда?ы о?ушы т?сінігін тексеру.
С?ра?
Идел газды? ішкі энергия
Адиабаталы?
процесс
Изотер.пр ?шін термодинамик І за?ы
Изохор.пр ?шін термодин І за?ы
Изобар.пр
?шін термодин І за?ы
Термодинамиканы? І за?ы
Термодинамикалы?
ж?мыс
VІ. ДК. О?ытылып отыр?ан о?у материалын бекіту немесе да?дыландыру ж?мыстарын ж?ргізу.
Есептер шы?ару.
№1. 127 0С температурада?ы массасы 4г гелийді? ішкі энергиясы неге те?? (М(Не)=4*10-3 кг/моль)
№2. Бір атомды идеал газды? 2 молін 50 К-ге ?ыздыр?ан. Газды? ішкі энергиясыны? ?згерісі? (R=8,31 Дж/моль )
№3. Молекулаларыны? саны 1028 бір атомды идеал газды? температурасы 73°С-дан 127°С -?а дейін арт?анда ішкі энергиясыны? ?згерісі неге те??
№4. 500 г темір кесегін -100С-тан +100С-?а дейін ?ыздыру ?шін ?ажетті жылу м?лшері (темірді? меншікті жылу сыйымдылы?ы 780Дж/кг0С)
№5. Газды? 800 молін 500 К-ге изобаралы? ?ыздыр?ан. Газды? ж?мысын аны?та?ыз? (R=8,31 Дж/моль )
№6. Массасы 4 кг гелийді 100 К-ге изохоралы ?ыздыру ?шін ?ажетті жылу м?лшерін ж?не газды? ж?мысын аны?та?ыз? ( М=4*10-3 кг /моль);
VIІ. ?ортындылау. Рефлексия
VIII. Ба?алау. ?йге тапсырма: §§5.1- 5.3
