Раздел долгосрочного плана:

Раздел Основы термодинамики

Школа:

Дата: _______________________

ФИО учителя:

Класс: 10 ____

Количество присутствующих: ______

отсутствующих: ____

Тема урока

Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона.

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

- применять первый закон термодинамики к адиабатному процессу;

- применять первый закон термодинамики при решении задач

Критерии оценивания

Учащиеся могут:

- дать определение адиабатного процесса;

-  применить первый закон термодинамики к анализу адиабатного процесса;

- применить первый закон термодинамики при решении задач.

Языковые цели

Лексика и терминология, специфичная для предмета:

Предметная лексика и терминология:

Серия полезных фраз для диалога/письма:

Теплоизолированная система – это система ….…….

Из определения адиабатного процесса можно сделать вывод, что количество теплоты получаемое или отдаваемое системой равно ………. при этом работа газа …… и  его изменение внутренней энергии ….…..

Работа равна…  так как …..

Привитие ценностей

Гуманность

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

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

Межпредметные связи

Связь с математикой: работа с формулами, с графиками, физические величины и их единицы измерения.

Ключевые навыки

Критическое мышление

Предварительные знания

Работа газа, изменение внутренней энергии, количество теплоты, первый закон термодинамики, графики и законы изопроцессов (предыдущие темы данного раздела).

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Начало урока

8 мин.

Учитель приветствует учащихся и предлагает поиграть.

Работа в парах

Задание1.

Собрать правильно как можно быстрее обобщающую таблицу по изопроцессам.

Для учителя! Необходимо оставить целой строкой заголовки столбцов. Обобщающую таблицу с предыдущего урока разрезать на отдельные пазлы. Строки для адиабатного процесса, нужно убрать, так как эта тема ещё не изучена.

Учащиеся в парах собирают таблицу,  учитель проверяет учащихся на правильность выполнения.

Учащиеся первыми справившиеся правильно с заданием, помогают учителю проверить правильность выполнения задания другими учащимися.

После игры, учитель обсуждает с ними, что в таблице были строки, относящиеся к другому процессу. Он спрашивает учащихся, помнят ли они название этого процесса.  Является ли этот процесс изопроцессом?

Учитель совместно с  учащимися формулирует тему урока и обсуждает  цель обучения, цели урока и совместно они  составляют критерии оценивания.

Далее они совместно составляют план работы.

1. Ответит на проблемный вопрос !Является ли адиабатный процесс изопроцессом?», проанализировав последние две строки обобщающей таблицы.
2. Сформулировать определение адиабатного процесса.
3. Проверить правильность определения работая с текстом и составить опорный конспект для адиабатного процесса.
4. Решить задачи с количественными и графическими данными.

Карточки на начало урока. docx

Середина урока

12 мин

10 мин

8  мин

Работа в парах.

Для учителя! Чтобы не работать с большой таблицей. Ниже сделана таблица только для адиабатного процесса.

Задание 2.

В таблице ниже описаны два типа адиабатного процесса.

Используя таблицу,

(а)Определите изменяются или остаются постоянными

(i) давление ___________________________

(ii) объем _____________________________

(iii) температура _______________________

(b) Сделайте вывод, является ли адиабатный процесс изопроцессом. Поясните свой ответ

__________________________________________________________

(с) ниже в строке записаны величины, входящие в первый закон термоджинамики. Подчеркните, какая из них всегда равна нулю.

(d) Выделите в таблице математическую запись первого закона термодинамики для адиабатного процесса.

(е) Попробуйте сформулировать определение адиабатного процесса.

__________________________________________________________

Общеклассное обсуждение задания.

Для учителя! Важно во время обсуждения обращать внимание, на основе каких ключевых фрагментов таблицы они сделали данное умозаключение.

Учитель просит оценить учащихся уровень выполнения задания. Спросив нескольких учащихся. Что у них получилось, и где они допустили ошибки.

Учитель сообщает учащимся, что важно проверить насколько правильно они дали определение адиабатного процесса, что за математическое уравнение записано втретьей строке и как адиабату отличить от изотермы.

Работа с источником

 http://ru.solverbook.com/spravochnik/uravneniya-po-fizike/uravnenie-puassona/

Задание. Прочитать текст.

Записать в тетрадь:

1)      Определение адиабатного процесса

2)      Уравнение Пуассона

3)      Нарисовать график адиабаты в сравнении с изотермой.

4)      Записать условия, при которых реальные процессы, можно считать адиабатными.

Учащиеся индивидуально работают с текстом.

Для учителя! Информация с сайта представлена ниже, адаптирована под обозначения, используемые в школе и может быть распечатана для работы с указанием источника.

Информация с сайта:

Уравнение Пуассона описывает адиабатный процесс, протекающий в идеальном газе. Адиабатным называют такой процесс, при котором отсутствует теплообмен между рассматриваемой системой и окружающей средой Q=0

Уравнение Пуассона имеет вид:

Здесь V – объем, занимаемый газом, p – его давление, а k (γ) –величина, которая называется показателем адиабаты.

График адиабатного процесса:

Показатель адиабаты в уравнении Пуассона

Показатель адиабаты можно рассчитать, как отношение изобарной теплоемкости газа к его изохорной теплоемкости:

  В практических расчётах удобно помнить, что для идеального газа показатель адиабаты равен , для двухатомного – , а для трёхатомного – .

Как же быть с реальными газами, когда важную роль начинают играть силы взаимодействия между молекулами? В этом случае показатель адиабаты для каждого исследуемого газа можно получить экспериментально. Один из таких методов был предложен в 1819 году Клеманом и Дезормом. Мы наполняем баллон холодным газом, пока давление в нём не достигнет . Затем открываем кран, газ начинает адиабатически расширяться, а давление в баллоне падает до атмосферного . После того, как газ изохорно прогреется до температуры окружающей среды, давление в баллоне повысится до . Тогда показатель адиабаты можно рассчитать за формулой:

Показатель адиабаты всегда больше 1, поэтому при адиабатическом сжатии газа – как идеального, так и реального – до меньшего объема температура газа всегда возрастает, а при расширении газ охлаждается. Это свойство адиабатического процесса, называемое пневматическим огнивом, применяется в дизельных двигателях, где горючая смесь сжимается в цилиндре и воспламеняется от высокой температуры. Вспомним первый закон термодинамики: Q=ΔU+A, где ΔU — внутренняя энергия системы, а А – выполняемая над ней работа. Поскольку Q=0, то работа, осуществляемая газом, идёт только на изменение его внутренней энергии – а значит, температуры. Из уравнения Пуассона можно получить формулу для расчёта работы газа в адиабатном процессе:

Здесь n – количество газа в молях, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура газа.

Уравнение Пуассона для адиабатического процесса применяется не только при расчётах двигателей внутреннего сгорания, но и в проектировании холодильных машин.

Стоит помнить, что уравнение Пуассона точно описывает только равновесный адиабатный процесс, состоящий из непрерывно сменяющих друг друга состояний равновесия. Если же мы в реальности откроем кран в баллоне, чтобы газ адиабатически расширился, возникнет нестационарный переходной процесс с завихрениями газа, которые затухнут из-за макроскопического трения.

Реальный процесс можно считать адиабатный, если он протекает очень быстро и не успевает осуществиться теплообмен с окружающей средой.

Обсуждение работы с текстом.

Учитель делает необходимые уточнения в зависимости от уровня понимания темы учащимися.

Выполнение заданий.

1.На рисунке ниже, показаны графики двух процессов  адиабатного и изотермического. Подпишите на рисунке название каждого процесса.

2. При адиабатическом сжатии газа была совершена работа 200Дж. Как и насколько изменилась при этом  внутренняя энергия газа?

Объяснение: согласно первому закону термодинамики работа ,совершенная над газом равна изменению  внутренней энергии, следовательно внутренняя энергия увеличится на 200Дж.

Ответ: увеличится на 200 Дж

3. В процессе адиабатического расширения газ совершил работу равную 3·10³Дж. Чему равно изменение внутренней энергии газа?

Объяснение: согласно первому закону термодинамики газ совершает работу за счет внутренней энергии, тогда внутренняя энергия уменьшится на 3·10³Дж.

Ответ: уменьшится на 3·10³Дж

5. 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)

Решение:

Поскольку известно, что газ одноатомный, количество вещества и изменение внутренней  энергии можно рассчитать по формуле

Поскольку работа совершается за счет изменения внутренней энергии то она равна 249 Дж.

5. Одноатомный идеальный газ адиабатически сжали так, что его объем увеличился в 2 раза. Как изменится давление газа?

Решение:

Представим состояние газа в начале и конце адиабатного процесса через уравнение Пуассона:

Учтем изменение объема

Выразим отношение давлений

6. 100 молей двухатомного идеального газа адиабатически сжали при температуре 300 К. При этом давление газа увеличилось в 3 раза. Какую работу совершили внешние силы над газом?

Решение:

Определим, как изменится объем газа при адиабатном сжатии, из уравнения Пуассона

, следовательно, объем газа уменьшился в 2,19 раза.

Вычислим работу внешних сил над газом

Инструкция к уроку 56.docx

Текст к уроку 56. doc

Конец урока

2 мин

Рефлексия по оценки уровня усвоения учащимися темы, с использованием таблицы.

Для учащихся.

Оцените уровень достижения критериев урока, поставив галочку в соответствующую ячейку.

Для учителя! Данная таблица предназначена  для выявления затруднений и организации индивидуальной работы.

Д/з: повторите по учебнику, изученный материал.

Решите задачи:

1. При адиабатном сжатии газа была совершена работа 2000 Дж. Как и насколько изменилась при этом внутренняя энергия газа?

2. При адиабатном процессе газом была совершена работа 1500 Дж. Как и насколько изменилась его внутренняя энергия?

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 планируется осуществить через повторение  параметров изопроцессов через работу в парах, где учащиеся смогут помочь друг другу и последующее общеклассное обсуждение.

Организацию изучения нового материала через работу с графиками и текстом с пропусками. На этапе самостоятельной работы коллективное обсуждение описания графика в группах. Обсуждение обобщающей таблицы и взаимо консультирование и консультирование на этапе решения задач.  .

Через индивидуальное решение задач в конце урока

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:

- записывать выражение первого закона термодинамики для каждого изопроцесса;

-  применять первый закон термодинамики к анализу графика изопроцесса;

- применять первый закон термодинамики при решении простых задач;

- применять первый закон термодинамики при решении сложных задач.

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?