Урок на тему "Основы термодинамики. Первый закон термодинамики. Работа газа и пара"

Тема: Основы термодинамики. Первый закон термодинамики.

Работа газа и пара.

Цель урока: вывести первый закон термодинамики при тепловом явлении, рассмотреть применение первого закона термодинамики в процессах; формирование навыков по применению данных процессов в жизни, развивать использование физических терминов при объяснении явлении; воспитывать товарищеское отношение при работе в группах.

1. Организационный момент.

Друзья мои! Я очень рада

Войти в приветливый ваш класс

И для меня уже награда

Вниманье ваших умных глаз

Я знаю: каждый в классе гений,

Но без труда талант не впрок

Из ваших знаний и умений

Мы вместе сочиним урок.

Мои соавторы и судьи,

Оценкой вас не накажу,

За странный слог не обессудьте,

А дальше прозой я скажу.

2. Актуализация пройденного материала.

Каждый ученик выбирает вопрос по сложности и отвечает на него.

3.Изучение новой темы.

1) Деление на группы по цвету стикера.

2) Каждая группа получает задание. Идёт чтение с пометками.

3)Готовят постеры, обсуждая главное.

4) С каждой группы один делегированный ученик идёт в соседнею группу и объясняет разобранную тему . Участники слушают, и своё мнение пишут на стикирах и закрепляют на постер.

5)Каждый постер вывешивается на доску.

4. Закрепление.

Каждая группа задает вопрос своим соседям и если они затрудняются ответить, то отвечают сами.

5.Домашняя работа параграф 19,20 стр. 82-87.

7.Итог урока (Оценивание).

1. Закон сохранения энергии

Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Вам известно, что закон сохранения и превращения механической энергии выполняется для изолированных систем, т.е. систем в которых тела взаимодействуют друг с другом , но не взаимодействуют с другими телами. В применении к тепловым явлениям этот закон рассматривают в разделе физики, называемом термодинамикой. Основу составляют два закона, которые чаще называют законами термодинамики.

Количество теплоты при переходе от одного тела к другому сохраняется.

Е=Е+U=Е_п+Е_к+U.- формула закона сохранения полной энергии.Е –механическая энергия ,U- внутренняя энергия, Е_к-кинетическая энергия, Е_п- потенциальная энергия.

Закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления, называется первым законом термодинамики.

Первый закон термодинамики

Изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:

Этот закон можно сформулировать иначе:

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами:

В первой формулировке А - работа, совершаемая над системой (над газом), во второй А' - это работа, совершаемая системой (газом).

1. Закон сохранения энергии

Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она только переходит из одной формы в другую. Вам известно, что закон сохранения и превращения механической энергии выполняется для изолированных систем, т.е. систем в которых тела взаимодействуют друг с другом , но не взаимодействуют с другими телами. В применении к тепловым явлениям этот закон рассматривают в разделе физики, называемом термодинамикой. Основу составляют два закона, которые чаще называют законами термодинамики.

Количество теплоты при переходе от одного тела к другому сохраняется.

Е=Е+U=Е_п+Е_к+U.- формула закона сохранения полной энергии.Е –механическая энергия ,U- внутренняя энергия, Е_к-кинетическая энергия, Е_п- потенциальная энергия.

Закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления, называется первым законом термодинамики.

Первый закон термодинамики

Изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:

Этот закон можно сформулировать иначе:

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами:

В первой формулировке А - работа, совершаемая над системой (над газом), во второй А' - это работа, совершаемая системой (газом).

2. РАБОТА В ТЕРМОДИНАМИКЕ

Развитие техники и прогресс всего человечества тесно связаны как с открытием новых источников энергии, так и с более полным использованием огромных запасов внутренней энергии топлива. При этом энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, передается путем теплообмена какому-либо газу или пару.

Газ или пар, расширяясь, совершает работу против внешних сил, приводит в движение какой- либо механизм.

За термодинамическую систему примем газ, находящийся в цилиндре под поршнем. Подвижный поршень может без трения перемещаться вдоль стенок цилиндра .В начальном состоянии температура газа равна температуре окружающей среды. Поршень находится в покое, так как давление-p на него снаружи и изнутри одинаково.

Если газ расширяется при постоянном давлении р, то сила, действующая со стороны газа на поршень: F = рS, гдеS - площадь поршня.

При подъеме поршня на высоту  газ совершает работу

где ΔV - изменение объема газа.

При медленном сжимании газа работа, совершаемая внешними телами над газом, будет отличаться только знаком:

Работа, совершаемая термодинамической системой при постоянном давлении, равна

3. Вечный двигатель первого рода

Вечный двигатель первого рода - устройство, способное совершать неограниченное количество работы без подведения энергии извне.

Из первого закона термодинамики следует невозможность создания вечного двигателя первого рода. Если к системе не поступает теплота, то

Иными словами, работа совершается системой за счет уменьшения ее внутренней энергии. После того, как запас энергии будет исчерпан, двигатель перестанет работать.

Процесс, протекающий в теплоизолированной системе(система, к которой не поступает теплота извне), называют адиабатным.

Абсолютно исключить теплопередачу невозможно, но иногда реальные процессы близки к адиабатным. Например, горячий чай в термосе сохраняет свою температуру достаточно долгое время. Они протекают за время, в течение которого не происходит существенного теплообмена между системой и внешними телами.