The topic of the lessons First law of thermodynamics

Lesson:  12 Date: Grade:  The topic of the  lessons Learning  Objectives Language  Objectives: Useful Sets of  Phrases for  Dialogue and  Writing: Cross curricular  links link ICT skills Teacher’s name:  Number present           Number absent Heat Engines ✓  Describe transformations of energy in heat engines; ✓ Explain working principles internal combustion engine Subject Learning: Learners can Describe transformations of energy in heat engines Language Learning: ✓ Learners can interpret sketch graphs to Explain working principles internal combustion   engine   (speaking   and   listening   skills  OR   reading   and   writing skills) Subject­Specific Vocabulary and Terminology: thermodynamic systems , thermally isolated system ,  heat reservoir , processes,  energy,  transfer                                              (термодинамикалықжүйелер, термиялықоқшауланғанжүйе, жылурезервуары,  процестер,  энергия,  трансфер,) heat engine  ­ any cyclic device that converts heat to work Heat does not flow spontaneously from a colder body to a warmer body. Kevin­Planck Statement Chemistry  Projector or Smart board for power point presentation Previous Learning: Heat The first law of thermodynamics Planned  timings  1­2 min 3­10 min Resources presentatio n sides: Lesson’s plan Planned Activities I. Organization moment: Greeting.  II. Cheking home task. Find 1 problem of  The First Law of Thermodynamics. First law of thermodynamics The change in internal  energyΔU of a closed system will be equal to  the energy Q added to the system minus the work W done by the system  on the surroundings. ΔU = Q + W The First Law of Thermodynamics is a statement of energy conservation for thermodynamic systems. ∆U = Q + W Q :    heat ∆U : change in internal energy W:     work Sign Convention (Very Important!) The system is the gas, fluid, etc. you are analyzing. 11­35 min 1­9 +Q  means heat added to the system ­Q means heat removed from the system +W means work done on the system (compression) ­W means work done by the system (expansion)  III. Introduction new topic: Although the law of conservation of energy and the first law of  thermodynamics do not allow for the possibility of a perpetual motion  machine of the first kind, they do not forbid the possibility of a  perpetual motion machine of the second kind. This machine would  simply create an amount of energy equal to that required to run it, thus  opening the possibility of its running itself forever, once started. Although the laws of physics referred to above do not prohibit such a  machine, another law of physics does (the second law of  thermodynamics). Use what you know about friction to explain why a  perpetual motion machine of the second kind could not work. Answer: Friction between the parts would convert some of the energy to heat, which could not be totally retrieved. Perpetual motion machines don’t exist, but perpetual motion does.  Example: planets orbit the sun. Second Law of Thermodynamics • Clausius Statement: Heat does not flow spontaneously from a colder  body to a warmer body. This does not mean heat can not flow from a  colder body to a warmer body, it just can not take place spontaneously. • Kevin­Planck Statement: In a thermal cycle, heat energy cannot be  completely transformed to mechanical work. This does not mean energy is not conserved – it just means that 100% of heat energy cannot be  converted to mechanical work in a cycle. • It is impossible to construct an operational perpetual motion machine. • The total entropy of the universe increases  in every natural process. Heat Engines and Thermal Pumps heat engine                             ­ any cyclic device that converts heat to  work. It absorbs heat (Qhotor Qin) from a high temperature reservoir , does net  work (Wnet), and exhausts heat (Qcoldor Qout) to a low­temperature  reservoir. Note the width of the arrow for Qin is equal to the combined widths of  Qoutand Wnet, reflecting the conservation of energy. Example: The Otto Cycle (p. 404 in text) ­ the theoretical process cycle developed by Geman engineer Nickolas Otto (1832­1891). He used his design to build one of the first successful gasoline engines.  εth)                                     ­ of a heat  thermal efficiency (   engine is defined as the ratio of its work output and its heat  input. εth= Wnet          Qin  the thermal efficiency per cycle of a heat engine is: Since    Wnet = Qhot – Qcold,    εth= Wnet = Qhot –  Qcold = 1 ­ Qcold         Qhot       Qhot          Qhot “Efficiency is what you get out for  what you put in.” An air conditioner is an example of a thermal pump. With work input, it transfers heat (Qcold) from a low–temperature  reservoir (inside the house) to a high­temperature reservoir (outside). 35­40 min  IV. Home task: Find 1 problem of  The First Law of Thermodynamics. Reflection:  Name one thing you would like to know more  Give one thing which you find difficult  Name one thing you liked most