54 Первый закон термодинамики

Раздел долгосрочного плана:

Раздел Основы термодинамики

Школа:

Дата: _______________________

ФИО учителя:

Класс: 10 ____

Количество присутствующих: ______

отсутствующих: ____

Тема урока

Первый закон термодинамики.

Цели обучения, которые достигаются на данном уроке (ссылка на учебную программу)

10.3.3.2 – применять первый закон термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу

Цели урока

Учащиеся будут

- объяснять смысл первого закона термодинамики;

- применять первый закон термодинамики при решении задач

Критерии оценивания

Учащиеся

- объясняют смысл первого закона термодинамики;

- применяют первый закон термодинамики при решении задач;

Языковые цели

Лексика и терминология, специфичная для предмета:

Предметная лексика и терминология:

Серия полезных фраз для диалога/письма:

Внутренняя энергия идеального газа – это  ….

Первый закон термодинамики…

Работа равна…

Привитие ценностей

Гуманность

В течение всего урока прививать открытость, сотрудничество, уважение, толерантность в отношениях с одноклассниками

Привитие ценностей осуществляется посредством/через обсуждение ключевых моментов темы в группах.

Межпредметныесвязи

Связь с математикой: работа с формулами, стандартный вид чисел, физические величины и их единицы измерения.

Ключевые навыки

Критическое мышление

Предварительные знания

Внутренняя энергия, Количество теплоты. Курс физики 8 класс.

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Начало урока

8 мин.

Повторение пройденного материала

(I) Задание 1. Решите задачи индивидуально

1.      В цилиндре объемом 0,024 м³ находится газ, который изобарно расширяется под давлением 5*10⁵ Па. Определите конечный объем газа, если при его расширении совершается работа в 1,5 кДж.

2.      Один килограмм аргона изобарно нагрели от 268 К до 400 К. Определите изменение внутренней энергии газа в кДж. Молярная масса аргона 0,04 кг/моль.

3.       На рисунке представлено несколько процессов в идеальном газе. В каком процессе газом совершена наибольшая работа?Ответ аргументируйте.

Учитель: Давайте вспомним два способа изменения внутренней энергии.

Как называются выражения связи физических величин?(закон)

Какой раздел мы начали изучать? Итак, сегодня мы свяжем эти три величины в один закон!

Совместная  постановка темы и целей:

Первый закон термодинамики.

- объяснять смысл первого закона термодинамики;

- применять первый закон термодинамики при решении задач

Инструктивная карта к уроку 54.docx,

Первый закон термодинамики.pptx

1 слайд

2 слайд

Середина урока

15 мин

15 мин

Просмотр видеофрагментаhttps://www.youtube.com/watch?v=O7HwhkYt6YU (0:12-3:48)

(I)Задание 2. Ответьте на вопросы при просмотре видеофрагмента:

1. Как по-другому можно назвать первый закон термодинамики? (Закон сохранения энергии)

2. Связь каких физических величин в законе?(U,A,Q)

3. Какую формулу первого закона термодинамики показал учитель? ΔU=Q-A(W)

4. Когда работа равна нулю?(v=const)Какой вид принял первый закон?

5. Когда ΔU=0? (T=const) Какой вид принял первый закон?

6. КогдаΔU=-A(W) (когда без теплообмена с окр. средой)

7. Когда Q положительно? Отрицательно?

8. Когда А положительна? Отрицательна?

Обсуждение с классом

Объяснение учителя:

К середине 19 века многочисленные опыты показали, что механическая энергия никогда не пропадает бесследно.

Закон сохранения энергии:Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую. (Падает, например, молот на кусок свинца и свинец нагревается - потенциальная энергия молота переходит в кинетическую, затем механическая энергия превратилась во внутреннюю энергия тела). Закон сохранения и превращения энергии, распространённый на тепловые явления, носит название первого закона термодинамики.

Нагревание тела может происходить без сообщения ему какого-либо количества теплоты, а только за счет совершения работы, что мы и обсуждали на предыдущих уроках. Либо за счёт теплообмена с окружающими телами.

Опыт. Изменение состояния термодинамической системы "теплоприёмник - газ" путём теплопередачи.

В общем случае при переходе системы из одного состояния в другое внутренняя энергия изменяется одновременно как за счёт совершения работы, так и за счёт передачи теплоты.

Первый закон термодинамики: изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты переданного системе:

U=Q+A.

Если система изолирована (замкнутая) то есть над ней не совершается работа (А=0) и она не обменивается теплотой с окружающими телами (Q=0). То в этом случае согласно первому закону термодинамики U=0 (U₁ = U₂). Внутренняя энергия изолированной системы остаётся неизменной (сохраняется).

Учитывая, что A^/ = - А, получим Q=A^/ + U

Количество теплоты, переданное системе, идёт на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Невозможность создания вечного двигателя - устройства, способного совершать неограниченное количество работы без затрат топлива или каких-либо других материалов. Если к системе не поступает теплота (Q=0), то работа A^/ согласно первому началу термодинамикиQ=A^/ + U может быть совершена только за счёт убыли внутренней энергии:A^/ = - U. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать.

Нельзя говорить, что в системе содержится определённое количество теплоты или работы. Как работа, так и количество теплоты являются величинами, характеризующими изменение внутренней энергии системы в результате того или иного процесса, и выражаются эти величины в Джоулях.

(G) Задание 3. Работа в парах. Используя, элементы, опишите какие изменения могут происходить в системе и запишите уравнение первого закона термодинамики для каждого случая?

Обсуждение с классом

(I/G) Задание 4. Решение задач. Каждый решает индивидуально, но прежде чем перейти к следующей задаче сверяет свое решение с двумя соседями.

1.       Газу сообщили 100 Дж теплоты и совершили над ним работу, равную 400 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия газа (500 Дж, увеличилась)?

2.       Какое количество теплоты нужно передать газу, чтобы его внутренняя энергия увеличилась на 45 кДж и при этом газ совершил работу 65 кДж (110 кДж)?

3.       Газ получил количество теплоты, равное 1 кДж, и его сжали, совершив при этом работу 600 Дж. Как при этом изменилась внутренняя энергия газа?

1) увеличилась на 1600 Дж                        2) увеличилась на 400 Дж

3) уменьшилась на 400 Дж                         4) не изменилась

по 1-му закону термодинамики:

Q = ΔU + A,

ΔU = Q – А.

Так как газ сжимают, то работа газа будет отрицательной: – 600 Дж. Подставляя численные значения в формулу и переводя 1 кДж = 1000 Дж, получаем:

ΔU = 1600 Дж

4.     Во время расширения газа, вызванного его нагреванием, в цилиндре с площадью поперечного сечения S = 200 см² газу было передано количество теплоты Q = 1,5 • 10⁵ Дж, причём давление газа оставалось постоянным и равным р = 2 • 10⁷ Па. Насколько изменилась внутренняя энергия газа, если поршень передвинулся на расстояние Δh = 30 см?

Согласно первому закону термодинамики в форме Q = ΔU + А', где А' = pSΔh — работа, совершённая газом. Отсюда ΔU = Q - pSΔh = 30 кДж.

Ответ: 30 кДж.

Сверка ответов с соседями. Помощь соседу. Помощь учителя.

Инструктивная карта к уроку 54.docx,

https://www.youtube.com/watch?v=O7HwhkYt6YU

 3 слайд

4-6 слайд

7 слайд

Конец урока

2 мин

Рефлексия по оценки уровня усвоения учащимися темы.

- объясняю смысл первого закона термодинамики;

- применяюпервый закон термодинамики при решении задач;

Д/з

1.      На графике представлен процесс перехода идеального газа постоянной массы из состояния 1 -2-3-1. В первом состоянии газ находится под давлением 0,8*10⁵ Па, занимая объем 5 м³. Находясь в 3 состоянии он занимает объем в два раза больше чем в первом и имеет температуру 800 К.

a)      Начертите данный процесс в координатах P(V).

b)      Определить количество вещества данного газа. (60 моль)

c)      Определить температуру газа и объем во втором состоянии. (1600 К, 10 м³)

d)      Какую работу совершил газ во время изобарного расширения? (4∙10⁵ Дж)

2.    На графике показан некий процесс, происходящий с кислородом, масса которого 20 г. Определите объём газа, соответствующий указанной на графике точке.(19,4 л)

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение техники безопасности

Поддержку планирую осуществить через общеклассное обсуждение результатов работы с текстом Интернет- источниками, предложенные вопросы к тексту, индивидуальное консультирование.

Общение в парах, индивидуальные консультации

Создание благоприятной психологической атмосферы, соответствие заданий уровню подготовленности учащихся, смену видов деятельности, консультирование.

Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оказание консультационной помощи учащимся, испытывающим затруднения

Учащиеся будут:

Большинство учащихся будут:

Некоторые учащиеся будут:

- объяснять смысл первого закона термодинамики;

- применять первый закона термодинамики при решении задач;

Находить работу газа и изменение внутренней энергии на основе первого закона термодинамики и уравнении состояния идеального газа.

Рефлексия по уроку

Используйте данный раздел для размышлений об уроке. Ответьте на самые важные вопросы о Вашем уроке из левой колонки.

Были ли цели урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли были временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Общая оценка

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?