Применение первого закона термодинамики к изопроцессам

Раздел долгосрочного плана:

Раздел Основы термодинамики

Школа:

Дата: _______________________

ФИО учителя:

Класс: 10 ____

Количество присутствующих: ______

отсутствующих: ____

Тема урока

Применение первого закона термодинамики к изопроцессам

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 изопроцессам;

- применять первый закон термодинамики при решении задач

Критерии оценивания

Учащиеся могут:

- записать выражение первого закона термодинамики для каждого изопроцесса;

-  применить первый закон термодинамики к анализу графика изопроцесса;

- 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:

Так как ……. остается постоянным, то в первом законе термодинамике будет равно/а ….

По графику можно сделать вывод, что данный процесс является …. так как …. при этом работа газа ……, его изменение внутренней энергии …. соответственно количество теплоты…..

Работа равна…  так как …..

Изменение внутренней энергии равно так как ……

Количество теплоты, переданное системе … 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 выполнить следующее задание в парах.

Работа в парах

Задание1.

В таблице ниже описаны процессы, происходящие в реальном мире, которые можно приблизительно считать изопроцессами.

Прочитайте описание изопроцесса в первом столбце.

(а) во второй столбец запишите название изопроцесса;

(б) выделите/подчеркните ключевые слова в первом столбце, которые позволили вам определить название изопроцесса;

(в) в третий столбец запишите дескрипторы, описывающие данный изопроцесс:

(i) макропараметр, который остается постоянным.

(ii) газовый закон для данного изопроцесса.

Обсуждение выполненного задания.

Для учителя! Рекомендуется на данном этапе применить самооценивание своей работы по образцу парами.

Учитель может посчитать количество правильных структурных единиц (20), и учащиеся также определят, сколько из них они записали правильно.

Далее попросить учащихся поднять руки, кто выполнил правильно все задание, допустил одну ошибку и тд.

Далее, учитель сообщает учащимся, что сегодня они будут учиться применять первый закон термодинамики к изопроцессам.  Он обсуждает с учащимися тему урока, цель обучения, цели урока и совместно составляет критерии оценивания.

Далее они совместно составляют план работы.

1. Выполнить анализ графика изопроцесса по алгоритму.
2. Самостоятельно применить данный алгоритм к другим изопроцессам.
3. Решить задачи с количественными и графическими данными.

Карточки на начало урока. docx

Середина урока

15 мин

15 мин

Общеклассная работа с комментариями учителя.

Задание 2. На рисунке1  в координатах р(Т) показан график перехода идеального одноатомного газа из состояния 1 в состояние 2.В первом столбце таблицы приведены действия, которые позволяют проанализировать представленный процесс на основе первого закона термодинамики.  

Работая с графиком, заполните в таблице пропущенные места во втором столбце.

Для учителя! Алгоритм анализа графика, представлен в таблице. Учащиеся будут заполнять пропущенные места во второй колонке, что позволит им освоить процедуру анализа и будет способствовать совершенствованию языковых навыков по предмету.

Задание 3.

Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 2, как показано на рисунке 2. Используя, алгоритм, предложенный  в предыдущем задании, определите:

(а)

(i) изменение внутренней энергии в течение процесса;

(ii) работу газа;

(iii) получает или отдает система теплоту в ходе процесса.

(б) Запишите, с помощью формулы и словесно первый закон термодинамике для данных процессов.

Для учителя! Учащиеся будут работать в парах. Первый ученик в паре  анализирует график для изобарного процесса, второй - для изотермического. У каждого шаблон с пустым вторым столбцом, который они должны заполнить в процессе выполнения.

После индивидуального выполнения задания, ученики объединяются в две группы по виду анализируемого графика и проверяют правильность выполнения. Далее, возвращаются в пары и объясняют друг другу выполненное задание.

Индивидуальная работа учащихся

Проверка в группах

Взаимообучение

Учитель обращает внимание, что все показанные процессы могут протекать в обратном направлении, и совместно с учащимися обобщает  материала  по таблице

Источник:  http://www.eduspb.com/node/1748  Таблица в формате .doc  находится в приложениях к уроку.

Используя таблицу, выполните задачи.

Источник: https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2012/04/03/primenenie-pervogo-zakona-termodinamiki

Для учителя! Количество задач предложено с учетом разного уровня подготовленности учащихся, предполагается, что 1-3 задачи могут быть выполнены большинством учащихся устно и не вызовут затруднений.

1.            При изохорном нагревании газу было передано от нагревателя количество теплоты 250Дж. Какую работу при этом совершил газ? Чему равно изменение внутренней энергии?

Объяснение: так как процесс изохорный, то работа газа равна нулю. Тогда, согласно первому закону термодинамики для изохорного процесса переданное системе количество теплоты пойдет на изменение его внутренней энергии.

Ответ: 250Дж

2.            При изобарном нагревании газ получил от окружающих тел 750 Дж теплоты, при этом  внутренняя энергия газа уменьшилась на 250Дж. Какую работу  при этом совершил газ?

Объяснение:  при изобарном процессе полученное количество теплоты идет на совершение работы и изменение внутренней энергии. Так как внутренняя энергия газа уменьшилась, то он совершил работу на 250 Дж больше, чем получил тепла от окружающих тел.

Ответ: 1000 Дж

3.            При изотермическом сжатии газ передал окружающим телам теплоту 800Дж. Какую работу совершил при этом газ? Какую работу совершили  внешние силы?

Объяснение:  при изотермическом  процессе полученное количество теплоты идет только на совершение работ и наоборот. Поскольку он передал тепло окружающим телам, то его объем уменьшался, соответственно работа будет величиной отрицательной и равна – 800Дж, тогда окружающие тела совершили над ним работу 800 Джл.

Ответ: -800Дж, 800 Дж

4.            Один моль одноатомного идеального газа находится в закрытом сосуде при температуре 27^оС. Какое количество теплоты необходимо сообщить газу, чтобы повысить его давление в три раза?

Решение: учтем, что газ одноатомный и сосуд, закрытый, причем ничего не говорится об изменении его объема, таким образом, процесс можно считать изохорным.

Поскольку давление увеличилось в три раза, то и абсолютная температура также возросла в три раза. Тогда изменение температуры 

Применим первый закон термодинамики для изохорного процесса.

 получим 7,5 кДж

Ответ: 7,5кДж

5. Вычислите, какое количество теплоты получил  водород массой 2 кг при изохорном нагревании  на 10К.  

Решение: учтем выводы, сделанные в задании 4 и то, что водород является двухатомным газом, количество вещества которого может быть рассчитано по формуле

 получим 208 кДж

Ответ:  208 кДж

6. Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 400 молей, на 300К ему сообщили количество теплоты 5,4 МДж. Определите работу газа и приращение его внутренней энергии.

Решение:

Учтем, что процесс изобарный. В этом случае Q=ΔU+A. Поскольку мы не знаем род газа, мы можем найти работу, используя формулу для расчета работы при изобарном процессе и уравнение состояния идеального газа.

, получим 9,97×10⁵ Дж

Из первого закона термодинамики ΔU=Q-A, получим 44×10⁶ Дж

Ответ: А´= 9,972·10⁵Дж; ∆U= 4,4·10⁶ Дж)

Инструкция к уроку 55.docx,

Обобщающая таблица к уроку. docx

Конец урока

2 мин

Рефлексия по оценке 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. На рисунке 1 показан график перехода газа из состояния 1 в состояние 2 и затем в состояние 3. Опишите каждый процесс на основе первого закона термодинамики.

2.       Вычислите увеличение внутренней энергии кислорода массой 0,5 кг при изохорном повышении его температуры на 15^оС.

Ответ: 6,9кДж

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?