Тема урока: Применение первого закона

Тема урока: Применение первого закона термодинамики.
Цель урока: Рассмотреть изопроцессы с новой энергетической точки зрения.
Задачи урока:
 Установить связь между изменением внутренней энергией системы, работой и
количеством теплоты, сообщённым к изопроцессам в газах;
 Рассмотреть адиабатический процесс и примеры адиабатных процессов в технике и
природе;
 Выработка навыков и умений решения типовых задач по теме.
Ход урока.
I.
Домашнее задание §81, 80 упр.15(9-12).
II.
Актуализация знаний:
Учитель
1. Какую тему мы с вами изучаем?
2. Чему новому научились?
3. Дать понятие внутренней
энергии.
4. Сформулировать закон
сохранения энергии.
5. Сформулировать первый закон
термодинамики для внешних сил.
6. Сформулировать первый закон
термодинамики, когда система
совершает работу сама.
7. Вспомним, какими
макроскопическими параметрами
характеризуется?
8. Каким уравнением связаны все
макроскопические параметры?
9. Какие газовые законы можно
вывести из этого уравнения?
Ученик
Термодинамика.
Рассчитывать внутреннюю энергию для одноатомного,
двухатомного и многоатомного газа, и работу в
термодинамике:
∆U=3mR∆T/2M; ∆U=5mR∆T/2M; ∆U=6νR∆T.
А = р·(V2 - V1); А = р·∆V; А = νR∆T A= νRTln(V2/V1)
Внутренняя энергия макроскопического тела равна сумме
кинетических энергий беспорядочного движения
молекул (или атомов) тела и потенциальных энергий
взаимодействия всех молекул друг с другом (но не с
молекулами других тел).
Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает:
Количество энергии неизменно, она только переходит из
одной формы в другую.
Изменение внутренней энергии системы при переходе её
из одного состояния в другое равно сумме работы
внешних сил и количества теплоты, переданного системе:
∆U = А + Q
Количество теплоты, переданное системе, идёт на
изменение её внутренней энергии и на совершение
системой работы над внешними телами:
Q = ∆U + А´
V - объём
P - давление
Т - температура
Уравнением Менделеева – Клапейрона
p·V = νRT
Т - const изотермический
V – const изохорный
P – const изобарный
III.
Изучение нового материала.
Мы с вами рассмотрели изопроцессы, когда один из макроскопических параметра остаётся
постоянным, а два других менялись. Сегодня мы с вами рассмотрим эти газовые законы с
энергетической точки зрения и введём понятие нового адиабатического процесса.
Заполняем таблицу, которую мы приготовили к сегодняшнему уроку.
1. Название процесса
2. График процесса
3. Математическая запись закона
4. Изменение внутренней энергии
5. Физический смысл записи первого закона термодинамики
Учитель
С каким изотермическим процессом мы
познакомились первым, что остаётся
постоянным?
Что не будет меняться кроме температуры, как
вы думаете? Смотрим на доску?
Что представляет график изотермического
процесса?
Изотермическое расширение, куда направлена
гипербола?
Изотермическое сжатие, какие силы будут
совершать работу, куда будет направлена
изотерма, что будет происходить с объёмом?
Как запишется математически первый закон
термодинамики?
Попробуем сформулировать этот закон.
Правильно смотрим на экран, аккуратно
быстро делаем запись в тетради, но только для
расширения, а для сжатия заполним дома
самостоятельно.
Закон Шарля, для какого процесса?
Какой макроскопический параметр не
меняется?
Как будет изображаться график в осях P(V)
Изохорного нагревания?
Изохорного охлаждения?
Что можно сказать об энергии?
О работе газа?
Смотрим на доску.
Молодцы.
Как математически будет записываться I закон
термодинамики?
Хорошо! Смотрим на экран, заполняем для
изохорного нагревания, а для охлаждения
заполняем дома.
Для какого процесса нам надо связь межу
изменением внутренней энергией, работой и
количеством теплоты?
Что можно сказать о математической записи
этого закона?
Смотрим на экран, заполняем для изобарного
нагревания, для охлаждения заполним дома.
В природе и технике приходится иметь дело с
процессами, при отсутствии теплообмена с
окружающими средой.
Процесс изменения объёма и давления газа при
отсутствии теплообмена с окружающей средой
называется адиабатным.
Раз нет теплообмена, не получает система?
Молодцы!
Математически как запишем закон, если
система сама совершает работу?
Ученик
Изотермическим, температура – не меняется.
Внутренняя энергия.
Гипербола.
Изотерма направлена будет с верху вниз.
Внешние силы будут совершать работу,
Изотерма будет направлена вверх, объём
будет уменьшаться.
Q = A´
Всё переданное газу тепло идёт на
совершение им же работы.
Для изохорного.
V - объём
Прямая линия направленная вверх.
Прямая линия направленная вниз.
Изменяется.
Работа не совершается, потому что объём не
меняется.
∆U = Q
Внутренняя энергия газа увеличивается за
счёт подводимого тепла.
Для изобарного.
Запись не изменится.
Количество теплоты Q = 0
∆U = - A´
Внутренняя энергия газа уменьшается за
счёт того, что сам газ совершает работу. Газ
охлаждается.
Как будет читаться первый закон
термодинамики, если работу будут совершать
внешние силы.
Внутренняя энергия газа увеличивается за
счёт того, что над газом совершают работу.
Газ нагревается.
∆U = A
Смотрим таблицу, как выглядит адиабата, она
изображается круче изотермы.
Где мы встречаемся с адиабатным процессом?
Читаем первый ряд стр.208 2 абзац снизу
В Дизелях
Второй ряд стр.208 1 абзац снизу
В машинах для сжижения газов
Третий ряд стр.209 1 абзац сверху
Образование облаков.
Подведем итог, что мы должны усвоить?
Читаем в конце §80 стр. 209 последний абзац,
между черточками.
Молодцы! Закрепляем, а точнее Вырабатываем навыки и умения решения типовых задач
по теме:
При изохорном нагревании газу было передано от нагревателя количество теплоты 250Дж. Какую работу при
этом совершил газ? Чему равно изменение внутренней энергии?
2. При изохорном охлаждении внутренняя энергия газа уменьшилась на 250Дж. Какую работу при этом
совершил газ? Какое количество теплоты было передано газом, окружающим телам?
3. При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам теплоту 800Дж. Какую работу совершил при
этом газ? Какую работу совершили внешние силы?
4. При адиабатическом сжатии газа была совершена работа 200Дж. Как и насколько изменилась при этом
внутренняя энергия газа?
5. В процессе адиабатического расширения газ совершил работу равную 3·10 3Дж
Чему равно изменения внутренней энергии газа?
6. Как и на сколько изменилась внутренняя энергия газа, если при его адиабатическом сжатии над ним была
совершена работа 200 Дж?
7. Одноатомный идеальный газ, взятый в количестве двух молей, расширился без теплообмена с окружающей
средой. Температура газа в ходе расширения уменьшилась на 10 оС. Определить работу, совершённую газом.
(249Дж)
8. Одноатомный идеальный газ массой 20г при расширении без теплообмена совершил работу 249Дж. На
сколько градусов изменилась температура газа? Молярная масса газа 0,04кг/моль. (-40К)
9. Один моль одноатомного идеального газа находится в закрытом сосуде при температуре 27оС. Какое
количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы повысить его давление в три раза? (7,5кДж)
10. Вычислить увеличение внутренней энергии водорода массой 2кг при изохорном повышении температуры на
10К. (208 кДж)
11. Вычислите увеличение внутренней энергии кислорода массой 0,5 кг при изохорном повышении его
температуры на 15оС. (6,9кДж)
12. Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 400молей, на 300К ему сообщили количество
теплоты 5,4 МДж. Определите работу газа и приращение его внутренней энергии. (А´= 9,972·10 5Дж; ∆U=
4,4·106 Дж).
1.