Открытый урок по теме "Температура. Тепловое равновесие" 10 класс

МКОУ «Ирганайская СОШ им.М.А. Заргалаева» Открытый урок по теме "Температура. Тепловое равновесие" 10 класс Урок разработала учитель физики   Тажудинова Н. М. Цели урока: ­сформировать понятие о термодинамических параметрах, температуре, рассмотреть  температуру как характеристику состояния теплового равновесия термодинамической  системы; ­способствовать развитию учебных действий: работать с учебником, выбирать главное,  анализировать, делать выводы, а также производить измерения термометром, выражать  температуру в других температурных шкалах; ­ формирование у учащихся нравственных норм поведения, дисциплины, организованности, творческого подхода к учебному процессу, умений общаться с одноклассниками. Оборудование: ПК, мультимедийный проектор, задания на листах А4 каждому. 1. Организационный момент ­ Что такое термометр, мы знаем с малых лет. А известно ли вам, что термометрия ­  наука об измерении температуры ­ составляет целый раздел физики и уходит корнями в  глубь тысячелетий? Изобретению термометра предшествовало создание термоскопа ­ прибора, который  отмечал изменение температуры (см. рисунок). При потеплении воздух внутри шара  расширялся и вытеснял воду из шара в трубку. По изменению уровня воды и судили об  изменении температуры. В XVII веке термоскопы стали изготавливать в виде  герметично запаянной трубки, заполненной ртутью или спиртом. С этого момента  показания термоскопов перестали зависеть от атмосферного давления. Опыты с ними  стали всеобщим увлечением, ими даже украшали комнаты. Но, чтобы термоскоп стал  термометром, нужно было научиться выражать его показания в виде числа, то есть  изобрести шкалу. Как же это сделать? Разные ученые поступали по­разному. Известно, что соль, смешанная со льдом, разъедает его, частично превращая в воду. При  этом смесь сильно охлаждается. Исследуя это явление, американец Д. Фаренгейт  обнаружил, что температура их смеси не зависит ни от количества льда, ни от  количества соли, ни от температуры в лаборатории. Температуру этой смеси он и  принял за 0 °F (читается: ноль градусов по Фаренгейту). Француз Р. Реомюр предложил  в качестве нуля градусов принять температуру замерзания воды. Температуру кипения  воды он принял за 80 °R (читается: восемьдесят градусов по Реомюру). Проверку шкалы Реомюра выполнял шведский ученый А. Цельсий. Он, в частности,  писал: "Эти опыты я повторял два года, во все зимние месяцы, при различной погоде и  разнообразных изменениях состояния барометра и всегда находил точно такую же точку на термометре. Я помещал термометр не только в тающий лед, но также при сильных  холодах приносил снег в мою комнату на огонь до тех пор, пока он не начинал таять. Я  помещал также котел с тающим снегом вместе с термометром в топящуюся печь и  всегда находил, что термометр показывал одну и ту же точку, если только снег лежал  плотно вокруг шарика термометра". Тщательно проверив постоянство температуры таяния льда, Цельсий принялся за  исследование температуры кипения воды. Он, в частности, обнаружил, что она зависит  от наличия примесей и внешнего давления. В горах, например, где атмосферное  давление низкое, вода закипает при меньшей температуре. Усилиями А. Цельсия и другого шведского ученого, К. Линнея, была создана шкала,  которой мы пользуемся и сегодня. В ней имеются две постоянные точки: 0 °С ­  температура сосуществования воды и льда, 100 °С ­ температура кипения воды при  нормальном атмосферном давлении. Расстояние между этими так называемыми  реперными точками шкалы, поделенное на 100 равных частей, называется градусом  температурной шкалы Цельсия (лат. "градус" ­ шаг, ступень). Таким образом, ученые XVIII века называли температурой то, что показывали их  термометры. Поэтому в разных странах были приняты различные температурные шкалы. Единство измерений температуры стало возможным лишь век спустя, благодаря усилиям англичанина У. Томсона. Он вошел в историю физики тем, что ввел  абсолютную шкалу температуры. 2. Актуализация первичных знаний На доске представлен слайд­схема: Известна температура некоего тела t = ­27оС. Надо рассчитать давление по формуле: p =  nkt. Каков будет знак результата? Почему? Может ли такое быть? Т.к. значение давления ­ величина положительная, воспользуемся шкалой, в которой нет  "отрицательных" температур. Такую шкалу ввел Кельвин (У. Томсон). Учитель объясняет содержание новой темы, а обучающиеся выполняют конспект по ходу  изложения материала: Измеряемая по шкале Цельсия температура может быть как положительной, так и  отрицательной, в то время как абсолютная температура всегда неотрицательна.  Наименьшая температура по абсолютной шкале ­ это абсолютный нуль. При такой  температуре P=0, что согласно МКТ возможно, если средняя кинетическая энергия  молекулы равна нулю. Таким образом, при абсолютном нуле температуры прекращается тепловое движение  частиц вещества. Ниже этой температуры быть уже не может. Эта температура  приблизительно равна ­ 273oС. Единица абсолютной температуры называется кельвином [K]. Универсальность введения абсолютной шкалы ещё и в том, что цена деления шкалы  совпадает со шкалой Цельсия: 1 К = 1oС На рисунке указано соответствие двух температурных шкал. Опытным путем было установлено, что при постоянном объеме и температуре давление  газа прямо пропорционально его концентрации. Объединяя экспериментально полученные  зависимости давления от температуры и концентрации, получаем уравнение: р = nkT, где ­ k коэффициент пропорциональности ­ постоянная Больцмана. Постоянная Больцмана связывает температуру со средней кинетической энергией  движения молекул в веществе. Это одна из наиболее важных постоянных в МКТ.  Температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии теплового движения  частиц вещества. Следовательно, температуру можно назвать мерой средней кинетической  энергии частиц, характеризующей интенсивность теплового движения молекул. Этот вывод хорошо согласуется с экспериментальными данными, показывающими увеличение скорости частиц вещества с ростом температуры. Рассуждения, которые мы проводили для выяснения физической сущности температуры,  относятся к идеальному газу. Однако выводы, полученные нами, справедливы не только  для идеального, но и для реальных газов. Справедливы они и для жидкостей и твердых тел.  В любом состоянии температура вещества характеризует интенсивность теплового  движения его частиц.   Задание: выразите температуру в градусах по Кельвину – 500С, 1000С, температуру  человека; выразите температуру в градусах Цельсия – 50К, 100К, ­100К. Самая низкая  температура в природе? (­2730С) Чему равна скорость движения молекул при абсолютном  нуле? (0 м/с) Г) От каких величин зависит температура? (давления) P= 1|3m0nv2      v=0   p=0   p ~ v2  v~T  Ek ~T   Ek = 3|2 kT (T=0  Ek =0 ) k– коэффициент пропорциональности, который связывает энергетическую и  абсолютную температуры. k– постоянная Больцмана  k = 1,38*10­23Дж/К   чем больше температура, тем больше давление.  3. Закрепление  Тест   Вариант 1 № вопрос   варианты ответа 1 Абсолютную температурную шкалу создал ученый А Паскаль 2 50К по абсолютной шкале соответствует значению  температуры по шкале Цельсия 3 Значение постоянной Больцмана Б Цельсий В Кельвин Г Фаренгейт А 500С Б ­500С В 2230С Г ­2230С А 1,38*10­23Дж/К Б 6,02*1023моль­1 В 8,31 Дж/(моль*К) Г 1,6*10­19кг 4 273,15К соответствует состоянию А замерзание водорода 5 Мера средней кинетической энергии движения молекул  ­ это :. Б кипение воды В таяние льда Г пламя горящей  свечи А абсолютная  температура Б давление В объем тела Г масса тела Вариант 2 № вопрос   варианты ответа 1 Шкала, в которой нет отрицательных значений  А правильной шкалой температуры, называется 2 150К по абсолютной шкале соответствует значению  температуры по шкале Цельсия Б положительной  шкалой В абсолютной шкалой Г нормальной шкалой А 4230С Б ­4230С В 1230С Г ­1230С 3 Значение 1,38*10­23Дж/К является постоянной А Больцмана Б Кельвина В Авогадро Г Цельсия 4 373,15К соответствует состоянию А замерзание водорода 5 Единица измерения температуры по абсолютной шкале Б таяние льда В кипение воды Г пламя горящей  свечи А К Б F В C Г T   4. Итог урока Заключительный тест из 10 вопросов 1. Что такое температура? А. свойство присущее всем телам;   В. физическая величина;  С.явление природы; D термин, применяемый для каждой молекулы в отдельности;   Е свойство присущее отдельным молекулам. 2.Что такое диффузия? А. Явление, при котором вещества смешиваются друг с другом; В. Явление, при котором вещества не смешиваются друг с другом; С.Явление проникновения частиц одного вещества в межмолекулярное пространство  другого вещества. D. Перемешивание веществ под влиянием  внешних условий; Е. Самопроизвольное перемешивание. 3.Какие  параметры  двух тел должны быть одинаковыми, чтобы они находились в  тепловом равновесии? А.объём и температура; В.масса и давление; С.температура; D давление и объем; Е. масса, температура. 4.Какое явление, названное затем его именем, впервые наблюдал Роберт Броун? А.беспорядочное движение отдельных атомов;  В. беспорядочное движение отдельных  молекул; С.непрерывное движение мелких твердых частиц взвешенных в жидкости; D. опускание больших частиц на дно сосуда. Е. неподвижные частицы; 5.Укажи термодинамические параметры из перечисленных величин: 1молярная  масса, 2температура, 3скорость,4 давление, 5концентрация, 6число молекул, 7 объем. 8 количество вещества: А.1,2,3.         В.4,5,6.         С.7,8,2        .D.1,5,8.      Е. 2,4,7. 6.В сосуде находится  один моль вещества, чему равно  число молекул этого  вещества? А.6,02∙1023 штук;      В.12∙10­12 штук;    С. 1030штук;      D. 6,02∙10­23 штук;    Е.  6,02∙1020 штук . 7.Броуновское движение обусловлено: А.столкновением  молекул жидкости друг с другом;  В.столкновением  частиц взвешенных в жидкости;  С. столкновением молекул жидкости с частицами, взвешенными в ней;  D. силами притяжения между молекулами;   Е. силами отталкивания между частицами. 8.Какое примерно значение температуры по абсолютной шкале соответствует  температуре 270С по шкале Цельсия? А. 3270К;   В.3000К;  С.2730К;  D.­2460К;    Е.­270К. 9.В каких единицах измеряется абсолютная температура? А.Паскалях;  В Ваттах; С. Ньютонах; D. Градусах Цельсия;  Е. Кельвинах. 10.Какое примерно значение температуры по шкале Цельсия соответствует  температуре 2000К по абсолютной шкале: А. ­730С;      В.­4730С;         С. 730С;        D. 4730С;         Е.нет правильного ответа. 5. Домашнее задание:§4.4, упр№8 Директор МКОУ «ИСОШ»                          Магомедов А.М. Зам.директора по УВР                                   Хожолаева З.М.