Термодинамика 10 сынып

Кемелұлы атындағы жалпы орта мектеп Термодинамиканың бірінші заңын изопроцестерде қолдану Айдарбеков Мұратхан Керімбайұлы 2010­2011 оқу жылы Пән:   Физика Сабақтың тақырыбы:   § 5.7.Термодинамиканың  бірінші заңын  изопроцестерде  қолдану Cынып:  10 Сабақтың мақсаты:  Білімділік: Оқушыларға термодинамиканың бірінші   заңын изопроцестерде қолдануы  жайлы  толық мағлұмат  беру.  Дамытушылық:   Оқушыларды   өз   бетімен   еңбектенуге   үйрету   ой­өрісін дамыту пәндерге  деген қызығушылықтарын арттыру. Тәрбиелік:   Оқушыларды   алғырлыққа,   шапшандыққа,   ізденпаздыққа   өз беттерінше  еңбектенуге  тәрбиелеу. Сабақтың  түрі: жаңа  сабақ Сабақтың әдісі:  сұрақ­жауап, баяндау Көрнекілігі: Интерактивті тақта, компьютерлер, электронды оқулықтар Сабақтың барысы: І Ұйымдастыру кезеңі        1.1 Оқушыларды түгендеу       1.2 Сынып тазалығына көңіл бөлу       1.3 Үй тапсырмасы қайталау үшін ойын ойнату (құпия сандар) ІІ Жаңа сабақ 2.1 Электронды  оқулықтың көмегімен және интерактивті  тақтаны пайдаланып термодинамиканың  бірінші заңын  изопроцестерде қолдануды түсіндіру. 2.2 Оқушылардың жаңа тақырыпты өз бетінше конспектілеу. ІІІ Жаңа  материалдарды  бекіту      4.1 Өткен тақырып бойынша 10 сұрақ;      4.2 Физика пәні бойынша 10 тест сұрақтары. ІV Бағалау  5.1 Оқушылар өздері­өздерін бағалайды. (бағалау жолы  түсіндіріледі) V  Үйге  тапсырма       6.1 §36, 24­жаттығу, реферат  жазу.        Үй тапсырмасын қайталау үшін қойылатын сұрақтар: 1. Термодинамика   дегеніміз   не?  Термодинамика   дегеніміз   –   жылулық   құрылысына   назар   аудармай, құбылыстарды   заттың   энергетикалықтүрлендірулер негізінде зерттейтін физиканың бөлімі  ішкі 2. Жылулық құбылыстар дегеніміз не?  Денелерді   қыздырғанда   немесе салқындатқанда   оларда   өтетін   физикалық   процестер   жылулық құбылыстар деп аталады  3. Термодинамикалық   жүйе   дегеніміз   не?  Макроскопиялық параметрлердің   сандық   сипатын   беретін   кез   келген   химиялық құрамдағы және кез келген физикалық текті денелердің жиынтығы  4. Молекулалы­кинетикалық   теория   дегеніміз   не?  Молекулалы­ кинетикалық теория дегеніміз – жылулық құбылыстарды зат атомдар мен   молекулалардан   тұрады   және   олардың   қозғалысы   Ньютон механикасының   заңдарына   бағынады   дейтін   болжамның   негізінде зерттейтін физиканың бөлімі  5. Дененің ішкі энергиясы дегеніміз не? Формуласын жаз.  Дененің ішкі энергиясы   оның   барлық   микробөлшектерінің   сол   дененің   массалар центріне қатысты хаостық қозғалысының кинетикалық энергиясы мен өзара әрекеттесу, яғни потенциалдық энергиясының қосындысына тең болады. U = (Wk+Wp) N  6. Ішкі энергияны қалай өзгертуге болады?  Дененің ішкі энергиясын екі тәсілмен өзгертуге болады: 1.   Молекулалардың   кинетикалық   энергиясы   температураға   тәуелді, оны өзгерту үшін дененің температурасын өзгерту керек, яғни жылу берілу процесін жүзеге асыру қажет. 2. Молекулалардың   потенциалдық   энергиясын   өзгерту   үшін   олардың арақашықтықтарын өзгерту керек, демек дене жұмыс атқару керек.  7. Заттың меншікті жылусыйымдылығы дегеніміз не,  өлшем бірлігі қандай?    жылусыйымдылығы   дегеніміз   – температурасын   1   К­ге   жоғарылату   үшін   дененің   бірлік   массасына қанша жылу мөлшерін беру керек екенін көрсететін физикалық шама. 1Дж/кг*К  Заттың   меншікті 8. Дененің   жылусыйымдылығы   дегеніміз   не,   өлшем   бірлігі   қандай? Дененің жылусыйымдылығы деп массасы кез келген шамадағы денеге оның температурасын 1К­ге арттыру үшін қанша жылу мөлшерін беру керектігін көрсететін физикалық шама. Дж/К 9. Мольдік   жылусыйымдылық   дегеніміз   не?  Заттың   бір   молінің жылусыйымдылығын мольдік жылусыйымдылық деп атайды  Жаңа сабақ: Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану Изохоралық процесс. Бұл процесте газ көлемi өзгермейдi: V = const. Газдың iшкi энергиясының өзгерiсi оған берiлген жылу мөлшерiне тең: ΔU = Q. Егер газ қыздырылса , онда  Q  > 0 және  ΔU  > 0 – iшкi энергия ұлғаяды. Газды суытқан кезде: Q < 0 және ΔU < 0, оның iшкi энергиясы азаяды.  Изохоралық  процесс  кезiнде  газ  көлемi  өзгермейдi,  демек,  газдың  жұмысы нөлге  тең  болады.  Газдың  iшкi  энергиясының  өзгерiсi  оған  берiлген  жылу мөлшерiне тең болады. Изотермалық процесс. Изотермалық процесс кезiнде газдың температурасы тұрақты   болады   (Т  =  const)   және   оның   iшкi   энергиясы   өзгермейдi.   Газға берiлген барлық жылу мөлшерi пайдалы жұмыс атқаруға жұмсалады: Q = А′. Газ белгiлi жылу мөлшерiн (Q > 0) алған кезде, ол оң жұмыс атқарады (А′ > 0). Керiсiнше, егер газ қоршаған ортаға жылу берсе, онда оның атқарған жұмысы терiс болып саналады.  Изотермалық  процесс  кезiнде  газдың  температурасы  тұрақты  және  iшкi энергиясы  өзгермейдi.  Газға  берiлген  барлық  жылу  мөлшерi  пайдалы  жұмыс жасауға жұмсалады. Изобаралық  процесс.  Изобаралық  процесс  кезiндегi  газға  берiлген  жылу мөлшерi оның iшкi энергиясының бiрге өзгеруiне және қысым     болған кездей P = const жұмысты атқаруға шығындалады.      тұрақты     Изобаралық процесс кезiнде газға берiлетiн жылу мөлшерi, онымен бiрге оның iшкi энергиясының өзгеруiне және қысым тұрақты болған кезде жасалынатын жұмысқа шығындалады.  Адиабаталық   процесс.  Қоршаған   ортамен   жылу   алмасуы   болмайтын жағдайда өтетiн жүйедегi изопроцесс адиабаталық процесс деп аталады.  Адиабаталық  процесс  кезiнде  жылу  алмасу  болмайды.  Сонда  жүйенiң iшкi энергиясы тек қана онымен жасалған жұмыстың есебiнен өзгередi.   i  нде Q = 0 және жүйенiң iшкi энергиясының өзгеруi Адиабаталық процесс кез   жұмыс атқару арқылы ғана жүредi: ΔU= А. ΔU= А теңдiгi белгiлi қорытынды жасауға   мүмкiндiк   бередi.   Егер   жүйеде   оң   жұмыс   жасалса,   мысалы   газ сығылатын   болса,   онда   оның  iшкi   энергиясы   ұлғаяды   және   температурасы өседi. Керiсiнше, газ ұлғайған кезде, ол өзi оң жұмыс атқарады (Аұ > 0). Оның iшкi энергиясы азаяды да, газ суиды.  Егер   цилиндр   түбiне   эфирге   батырылған   мақтаны   салып,   дереу   поршендi қозғалтсақ,   онда   мақтадағы   эфир   буы   жалындайды.   Бұл   эффект  Дизель двигателiнiң жұмыс iстеу принципiнiң негiзiне алынған. Бұл жерде цилиндрге жанармай қоспасы емес, кәдiмгi  атмосфералық  ауа  сорылады.  Сығылу тактының  соңында  арнайы  форсунка  арқылы сұйық  отын  ­  солярка  шашыратылады.  Осы сәтте  температурасының жоғарлағаны   тiптен  жанармай тұтанады ауа  сондай, сығылған    Күн   көзiнiң   әсерiнен   жылыған   ауа, жоғары   көтерiледi   де,   биiктiкке көтерiлген сайын қысымның азаюына байланысты   тез   арада   ұлғайып­ таралады.   Бұл   ауаның   ұлғайып­ таралуы   оның   салқындауына   әкелiп соғады.   Осының   нәтижесiнде   су булары   конденсацияланады   да, бұлттар пайда болады (1 ­ сурет).  1­сурет Әр түрлі табиғат құбылыстарын зерттеудің термодинамикалық тәсілінің ерекшелігі сонда, нақты бір процесті қарастыру барысында алдымен ондағы энергияның   айналуының   қандай   екендігі   анықталады.   Осыған   байланысты термодинамикадағы жұмыс та жүйенің ішкі энергиясын өзгерту тәсілі ретінде, сонымен бірге энергияның бір түрден екінші түрге айналуының өлгемі ретінде қарастырылады.  Термодинамиканың   бірінші   заңы   ішкі   энергияның   өзгеруі   қандай себептерге байланысты екенін көрсетеді.   заңының   формуласы: Термодинамиканың   бірінші   ∆U=A+Q (мұнда             ∆U – жүйенің ішкі энергиясының өзгеруі, A – сыртқы күштер жұмысы, Q – жүйеге берілген жылу мөлшері) тура термодинамикалық процесс нәтижесіндегі жүйенің ішкі энергиясының өзгеруін көрсетеді. Сондықтан да, термодинамикалық  процесс   кезінде  энергияның  сақталуы  туралы   айтқанда, оқушыларға осы процеске қамтылған  барлық денелердің энергиясы туралы болып отырғандығын түсіндіремін. Жаңа сабақты бекітуге арналған сұрақтар: 1. Егер сыртқы күштер идеал газбен, уақыттың  кез келген мезетінде  атқарылған жұмыс газдың қоршаған денелерге беретін ΔQ жылу мөлшерінде  тең болатындай  етіп, жұмыс істесе, онда бұл процесс изотермиялық деп  аталады?  2. Егер идеал газ қоршаған денелерге жылу мөлшерін бергенде уақыттың кез  келген мезетінде берілген жылу мөлшері газдың ішкі энергиясының ΔU  өзгеруіне тең болса, онда процесс изохоралық деп аталады. 3. Идеал газдың жұмысы қай процессте нөлге тең? Изохоралық 4. Уақыттың кез келген мезетінде берілген жылу мөлшері газдың атқарған  жұмысына тең болатындай етіп, идеал газға жылу берілу қай процесте жүзеге  асырылады? Изотермиялық 5. Термодинамиканың бірінші заңында қандай заң жатыр? Энергияның  сақталу заңы 6. Изотермиялық процесс үшін термодинамиканың бірінші заңының  математикалық өрнегін көрсетіңдер. Q=A  7. Изохоралық процесс үшін термодинамиканың бірінші заңының  математикалық өрнегін көрсетіңдер. Q=ΔU 8. Изобаралық процесс үшін термодинамиканың бірінші заңының  математикалық өрнегін көрсетіңіз. Q=ΔU+A  9. Газдың сығылу жұмысы оның ішкі энергиясының өзгерісіне тең болып  шықты. Бұл қандай процеске сәйкес келеді? Адиабаттық 10. Қандай процесс кезінде ең көп жұмыс атқарылады? Изобаралық  Жаңа сабақты бекітуге арналған тест сұрақтары: 1. Газ заңдары  дегеніміз не? a) Параметрлерінің  біреуінің  мәні өзгермей қалған кездегі процестер* b) Газдың бір параметрінің мәні тағайындалып қалған екі мәндер  арасындағы  сандық тәуелділік c) Газдың екі параметрлерінің мәні тұрақты болған кездегі процестер 2. Бір атомды идеал газдың ішкі энергиясын анықтайтын формула a) ΔU=A+Q  b) U=RT c) U=3m/2M  RT* 3. Адиабаталық процесс a) Параметрінің біреуінің мәні өзгермей қалған кезде өтетін процесс b) Қысым  тұрақты болған кезде термодинамика жүйе күйінің өзгеру  процессі c) Жылу алмайтын, жылу  бермейтін процесс* 4. Термодинамика  ғылымы нені зерттейді? a) Жұмыс атқармай  энергияның  бір денеден екінші денеге  берілу  процессі b) Жылу  құбылыстарына  арналған  энергияның  сақталу заңы c) Денелердің молекулалық құрылымы ескерілмейтін жылулық  процестер теориясы* 5. Ішкі энергия дегеніміз не? a) Барлық молекулалардың кинетикалық энергиясымен осы   бөлшектердің өзара әсерлесуін потенциялдық энергиясының   қосындысына тең* b) Жылу алмасу (жылу беру) кезінде дене алатын не жоғалтатын   энергия c) Механикалық  жұмыс  жасау кезінде дененің  энергия бөлуі 6. Менделеев­Клапейрон  теңдеуі: a) P=nKT b) P1V1=P2V2 c) RT PV  m M * 7. Молекула жылдамдығын  алғаш  өлшеген  ғалым a) Штерн * b) Шарль c) Гей­Люссак 8. Жылдамдық квадратының  орташа  мәні неге тең: * B  S  RR A B a) b) c)  3 KT m 0    2 Rn  2  x 2 1 3 9. Қаныққан  бу  деп нені айтамыз? a) Сұйық  бетінде  өтетін  бу  түзілуі b) Өз  сұйығымен динамикалық  тепе­теңдікте  болатын бу* c) Будың  қайта  сұйыққа айналу  процесі 10.Термодинамиканың  бірінші  заңы a) Денелердің  молекулалық құрылымы ескерілмейтін жылулық  процестер теориясы b) Жылу  құбылыстарына  арналған  энергияның  сақталу  заңы* c) Ішкі  энергияның механикалық  түрге  айналу  процесін  көрсететін   заң V Бағалау  5.1 Оқушылар өздерін­өздері бағалайды (бағалау тәсілі  көрсетіледі) VІ  Үйге  тапсырма       6.1 §5.7; 5.8, 11­жаттығу, реферат  жазу.