Конспект урока по теме "Внутренняя энергия"(10 класс, физика)

Урок № 35                                                                      10 класс 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. Оборудование: проектор, презентация «Способы изменения внутренней энергии» Основное содержание урока: 1. Орг. момент 2. Проверка домашнего задания - изотермический газовый процесс - изобарный газовый процесс - изохорный газовый процесс 3. Повторение материала 8 класса по теме «Внутренняя энергия и способы ее изменения» Суммарную энергию движения и взаимодействия  всех частиц, из которых состоит тело,  называют внутренней энергией тела.  Способы изменения внутренней энергии. ВЫВОД: внутреннюю энергию тела можно изменить, совершая над телом работу. Если работу совершаем мы над телом, то внутренняя энергия увеличивается, а если  работу совершает само тело, то внутренняя энергия уменьшается. ВЫВОД: внутреннюю энергию можно изменить путем совершения над ним работы. Можно  изменить внутреннюю энергию  не совершая над ним работы.  ВЫВОД: внутреннюю энергию тела можно изменить путем теплопередачи. Та энергия, которую тело отдает или получает в результате теплообмена, называют  количеством теплоты. Обозначается   Q, измеряется в джоулях как и работа. Теплопередача может осуществляться тремя способами: ­ теплопроводностью ­ конвекцией ­ излучением.                    А) Теплопроводность Теплопроводность – это вид теплообмена, при котором происходит непосредственная  передача энергии,   от частиц более нагретой части тела к частицам менее нагретой части тела. Вывод: наибольшей теплопроводностью обладают металлы, особенно серебро и медь. У  жидкостей теплопроводность невелика, а у газов она еще меньше, так как молекулы их находятся далеко друг от друга и передача энергии от одной частицы к другой затруднена.                     Б) Конвекция Конвекция – это теплообмен в жидкостях и газообразных средах, осуществляемых потоками  вещества. Вывод: жидкости и газы следует нагревать снизу, так как передача тепла происходит снизу  вверх.                   В) Лучистый теплообмен Лучистый теплообмен – это теплообмен, при котором энергия переносится различными  лучами. Это могут быть солнечные лучи, а так же лучи, испускаемые нагретыми телами,  находящимися вокруг нас. 4. Объяснение нового материала ­Внутренняя энергия Любое тело (газ, жидкость или твердое) обладает энергией, даже если кинетическая  и  потенциальные энергии самого тела нулевые. То есть тело не имеет скорости и находится на  Земле. Эта энергия называется внутренней, обусловлена она движением и взаимодействием  частиц, из которых состоит тело. 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+...+Qn=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  произведению давлению газа на поршень и площадь сечения поршня  формулу в первую, получим  . Со стороны газа на поршень действуют сила, равная  . . Подставив вторую Знак "­" в формуле означает, что при уменьшении объема (как в нашем  примере,  расширяется, работа внешней силы, удерживающей поршень, отрицательная. ) работа внешних сил положительная. И наоборот, когда газ  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. 5. Закрепление №1. На рисунке приведен график зависи­ мости температуры твердого тела от от­ данного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Какова удельная теп­ лоемкость вещества этого тела? 1)  2)  3)  4) №2. При переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу 1) 2 кДж 2) 4 кДж 3) 6 кДж 4) 8 кДж №3. При переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу 1) 2 кДж 2) 4 кДж 3) 6 кДж 4) 8 кДж №4. При переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу 1) 2 кДж 2) 4 кДж 3) 6 кДж 4) 8 кДж 6. Домашнее задание §72­74, упр. №4 7. Подведение итогов урока Урок № 18       17.01.2014                                10 класс (эл. курс) Тема: Решение задач на определение работы и внутренней энергии  идеального газа при изопроцессах. Цель урока: рассмотреть изменение внутренней энергии во всех изопроцессах   происходящих в идеальном газе, работа  графиками изопроцессов. Основное содержание урока: 1. Орг. момент 2. Повторение: - Внутренняя энергия - Способы изменения внутренней энергии: - совершение работы - теплообмен 3. Решение задач: №1. На рисунке приведен график зависимости температуры твердого тела от отданного им количества теплоты. Масса тела 4 кг. Какова удельная теплоемкость вещества этого тела? 1)               2)                  3)                   4)  №2. При переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу 1) 2 кДж                       2) 4 кДж                       3) 6 кДж                    4) 8 кДж №3. При переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу 1) 2 кДж                 2) 4 кДж                   3) 6 кДж                     4) 8 кДж №4. При переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу 1) 2 кДж                   2) 4 кДж                    3) 6 кДж                  4) 8 кДж A 9 № 905. Зависимость температуры 0,2 кг первоначально газообразного вещества от количества вы­ деленной им теплоты представлена на рисунке. Какова удельная теплота парообразования этого вещества? Рассматриваемый процесс идет при посто­ янном давлении. 1)                       2)                           3)                         4)  A 9 № 922. Твердое вещество нагревалось в сосуде. В таблице приведены результаты измерений его температуры с течением времени. Время, мин. 10 15 0 5 20 25 30 35 Температура, 25 55 85 115 115 115 125 135 Через 22 минуты после начала измерений в сосуде находилось вещество 1) только в твердом состоянии 2) только в жидком состоянии 3) и в жидком, и в твердом состоянии 4) и в жидком, и в газообразном состоянии A 9 № 923. Твердое вещество медленно нагревалось в сосуде. В таблице приведены результаты изме­ рений его температуры с течением времени. Время, мин. 25 10 15 20 0 5 30 35 Температура, 25 55 85 115 115 115 125 135 Через 34 минуты после начала измерений в сосуде находилось вещество 1) только в твердом состоянии 2) только в жидком состоянии 3) и в жидком, и в твердом состоянии 4) и в жидком, и в газообразном состоянии A 9 № 1037. На рисунке показан график зависимости температуры Т вещества от времени t.   В начальный момент времени вещество находилось в кристаллическом состоянии. Какая из точек со­ ответствует началу процесса плавления вещества? 1) 5                     2) 2                      3) 3                             4) 6 A 9 № 1226. На   рисунке   представлен   график   зависимости   температуры Т воды   массой m от   време­ ни t при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью Р. В момент времени   вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выра­ жений определяет удельную теплоту кристаллизации воды по результатам этого опыта? 1)                             2)                         3)                         4)  A 9 № 3329.  Четыре металлических бруска положили вплотную друг к Другу, как показано на рисун­ ке. Стрелки указывают направление теплопередачи от бруска к бруску. Температуры брусков в данный момент 100 °С, 80 °С, 60 °С, 40 °С. Температуру 60 °С имеет брусок 1) A                              2) B                           3) C                         4) D A 9 № 3403.  На рисунке изображено четыре бруска. Стрелки показывают направление теплопередачи от одного бруска к другому. Самую высокую температуру имеет брусок 1) 1                       2) 2                   3) 3                 4) 4 A 10 № 1032. При переходе из состояния 1 в состояние 3 газ совершает работу 1) 2 кДж                      2) 4 кДж                       3) 6 кДж                         4) 8 кДж A 10 № 1108. На рисунке показано, как менялось давление идеального газа в зависимости от его объе­ ма при переходе из состояния 1 в состояние 2, а затем в состояние 3. Каково отношение работ газа   на этих двух отрезках P—V­диаграммы? 1) 6                                  2) 2                             3) 3                               4) 4 A 10 № 1204. Какую работу совершает газ при переходе из состояния 1 в состояние 3? 1) 10 кДж                      2) 20 кДж                        3) 30 кДж                          4) 40 кДж A 10 № 1230. На рисунке представлен график зависимости температуры Т воды массой m от време­ ни t при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью P. В момент времени   вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выра­ жений определяет удельную теплоемкость жидкой воды по результатам этого опыта? 1)                            2)                          3)                        4)  A 10 № 4488.  На рисунке представлен график цикла, проведённого с одноатомным идеальным газом. На каком из участков внутренняя энергия газа уменьшалась? Количество вещества газа постоянно. 1) DA                           2) АВ                          3) CD                      4) ВС A 10 № 4733.  На рисунке приведён цикл, осуществляемый с идеальным газом. Работа не совершается на участке 1) AB                       2) BC                         3) CD                           4) DA A 10 № 4873.  На рисунке приведён цикл, осуществляемый с идеальным газом. Работа не совершается на участке 1) AB                        2) BC                       3) CD                          4) DA 8. Домашнее задание §75­77, повторить 9. Подведение итогов урока