Внутренняя энергия. Работа в термодинамике. Количество теплоты. Теплоемкость

Тема: Внутренняя энергия. Работа в термодинамике. Количество теплоты. Теплоемкость.

Цель урока: повторить понятие внутренней энергии и способы ее изменения, вывести формулу для определения внутренней энергии идеального газа, рассмотреть изменение внутренней энергии во всех изопроцессах происходящих в идеальном газе.

Задачи урока:

Образовательная:

актуализировать знания учащихся по изучаемой теме; добиться усвоения учащимися понятия внутренней энергии идеального газа; работы совершаемой газом;

Развивающая:

способствовать развитию умения сопоставлять факты; логично и сжато строить свой ответ; систематизировать учебный материал;

Воспитательная:

формировать целостное восприятие мира; создать условия для создания положительной мотивации учебной деятельности;

Оборудование: проектор, презентация «Способы изменения внутренней энергии»

Основное содержание урока:

Орг. момент

Проверка домашнего задания

Почему в природе не существует кристаллов шарообразной формы?

Решение: Все монокристаллы анизотропные, т.е. физические свойства зависит от направления его кристаллов. Следовательно. Рост кристаллов не одинаков по разным направлениям внутри кристаллов. Неодинаков по разным направлениям, и поэтому нельзя вырастить кристалл шарообразной формы.

Почему в таблицах температур плавления различных веществ нет температуры плавления стекла?

Решение:

Это связанно с тем, что стекло является аморфным веществом, у которого нет определенной температуры плавления

Какие виды деформации испытывают стены зданий? Тросы подъемного крана? Рельсы на железной дороге? Валы машин? Бумага при разрезании?

Решение:

Стены зданий испытывают деформацию здания; тросы подъемного крана испытывают деформацию растяжения; рельсы на железной дороге – деформацию изгиба; валы машин – деформацию кручения; бумага при разрезании испытывает деформацию максимального сдвига или среза.

Повторение материала 8 класса по теме «Внутренняя энергия и способы ее изменения»

(Беседа и учащимися)

Суммарную энергию движения и взаимодействия всех частиц, из которых состоит тело, называют внутренней энергией тела.

Объяснение нового материала

-Внутренняя энергия

Внутренняя энергия состоит из кинетической и потенциальной энергии частиц поступательного и колебательного движений, из энергии электронных оболочек атомов, из внутриядерной энергии и энергии электромагнитного излучения.

Внутренняя энергия зависит от температуры. Если изменяется температура, значит, изменяется внутренняя энергия.

-Количество теплоты

Это энергия, которую получает или отдает система в процессе теплообмена. Обозначается символом Q, измеряется, как любая энергия, в Джоулях.

В результате различных процессов теплообмена энергия, которая передается, определяется по-своему.

Нагревание и охлаждение

Этот процесс характеризуется изменением температуры системы. Количество теплоты определяется по формуле

Удельная теплоемкость вещества с измеряется количеством теплоты, которое необходимо для нагревания единицы массы данного вещества на 1К. Для нагревания 1кг стекла или 1кг воды требуется различное количество энергии. Удельная теплоемкость - известная, уже вычисленная для всех веществ величина, значение смотреть в физических таблицах.

Теплоемкость вещества С - это количество теплоты, которое необходимо для нагревания тела без учета его массы на 1К.

Плавление и кристаллизация

Плавление - переход вещества из твердого состояния в жидкое. Обратный переход называется кристаллизацией.

Энергия, которая тратится на разрушение кристаллической решетки вещества, определяется по формуле

Удельная теплота плавления известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Парообразование (испарение или кипение) и конденсация

Парообразование - это переход вещества из жидкого (твердого) состояния в газообразное. Обратный процесс называется конденсацией.

Удельная теплота парообразования известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Горение

Количество теплоты, которое выделяется при сгорании вещества

Удельная теплота сгорания известная для каждого вещества величина, значение смотреть в физических таблицах.

Для замкнутой и адиабатически изолированной системы тел выполняется уравнение теплового баланса. Алгебраическая сумма количеств теплоты, отданных и полученных всеми телами, участвующим в теплообмене, равна нулю:

Q₁+Q₂+...+Q_n=0

-Работа

В термодинамике работа - это взаимодействие системы с внешними объектами, в результате чего изменяются параметры системы

Рассмотрим цилиндр с идеальным газом, который находится под подвижным поршнем. Пусть внешняя сила, действующая на поршень, перемещает его из состояния 1 в состояние 2

Работа силы равна  . Со стороны газа на поршень действуют сила, равная произведению давлению газа на поршень и площадь сечения поршня  . Подставив вторую формулу в первую, получим  .

Знак "-" в формуле означает, что при уменьшении объема (как в нашем примере,  ) работа внешних сил положительная. И наоборот, когда газ расширяется, работа внешней силы, удерживающей поршень, отрицательная.

Графическое определение работы

Строим график процесса p(V). Определяем на графике точки, которые соответствуют состоянию системы в 1 и 2 состояниях. Площадь фигуры под графиком - есть термодинамическая работа самой системы. Внешняя работа над системой равна работе системы, но с противоположным знаком 

Работа термодинамической системы при изобарном процессе

Работа термодинамической системы при изотермическом процессе

При изохорном процессе объем не изменяется, работа равна нулю A=0.

Закрепление

№2.

Колбу с водой держат на огне так, как показано на рисунке. Через некоторое время температура воды в точке А повышается. Это можно объяснить переносом энергииот места нагревания в точку А

№5. При пе­ре­хо­де из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 3 газ со­вер­ша­ет ра­бо­ту

1) 2 кДж
2) 4 кДж
3) 6 кДж
4) 8 кДж

№6. При пе­ре­хо­де из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 3 газ со­вер­ша­ет ра­бо­ту

1) 2 кДж
2) 4 кДж
3) 6 кДж
4) 8 кДж

№7. При пе­ре­хо­де из со­сто­я­ния 1 в со­сто­я­ние 3 газ со­вер­ша­ет ра­бо­ту

1) 2 кДж
2) 4 кДж
3) 6 кДж
4) 8 кДж

Домашнее задание §73-74, 76, тест с. 248 №1 с. 250

Подведение итогов урока

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/315336-vnutrennjaja-jenergija-rabota-v-termodinamike