| Головна » Статті » Фізика | [ Додати статтю ] |
Внутрішня енергія та способи її зміни. Робота у термодинаміці
|
Дидактична мета: Поглибити знання учнів про внутрішню енергію ідеального газу і ввести поняття роботи газу при ізопроцесах. Виховна мета: Продовжувати формувати в учнів причинно-наслідкової категорії зміни внутрішньої енергії та її збереження при вивченні явищ природи. На даному уроці учні повинні вміти самостійно встановити причину (зміну температури) і наслідок (зміну внутрішньої енергії газу). Основні знання і вміння. Вміти розв’язувати задачі із застосування формул, що дають можливість визначати внутрішню енергію газу та обчислювати роботу газу при його ізобарному розширенні. Обладнання: Штатив, пробірка з водою, спиртівка. Хід уроку І. Повторення і перевірка знань. 1. Наведіть приклади пружних і пластичних деформацій. 2. Наведіть приклади деформацій розтягу і стиску. 3. Чому при дуже короткочасних впливах не виникають пластичні деформації? 4. У чому подібність і в чому відмінність між напругою в твердому тілі і тиском у рідині? 5. Від чого залежить коефіцієнт жорсткості в законі Гука? 6. Що таке границя міцності? ІІ. Вивчення нового матеріалу. 1. Термодинаміка (грецьке слово) «термос» - теплота. «динамікас» – сила. Виникнення термодинаміки було зумовлене потребами практики – широким застосування теплових (парових) машин. Було необхідно виявити закономірності перетворення енергії за допомогою теплових машин і вказати шляхи підвищення їх ККД. Термодинаміка зародилася як наука про рушійні сили, що виникають при теплових процесах, як теорія теплових машин, що розглядає процеси взаємного перетворення механічної і внутрішньої енергії. Основні закони взаємного перетворення механічної і внутрішньої енергії являються основними законами термодинаміки. 1. Дослід 1. Нагрівання води у пробірці. 2. Дослід 2. Нагрівання тертям металевої трубки. 3. Внутрішня енергія одноатомного ідеального газу. а) Що таке внутрішня енергія макроскопічного тіла? б) Чому в ідеальному газі внутрішня енергія рівна сумі кінетичних енергій всіх молекул (атомів)? в) Як із основного рівняння МКТ вивести формулу внутрішньої енергії ідеального газу? г) За якою формулою визначається внутрішня енергія моля одноатомного ідеального газу? Внутрішня енергія ідеального газу прямо пропорційна його термодинамічній температурі. 3. Робота газу при його ізобарному розширенні. Робота газу: Робота зовнішніх сил (поршня) Під час стискання газу, коли робота зовнішніх сил додатня. Коли газ розширюється робота зовнішніх сил від’ємна.. Під час розширення газ виконує додатну роботу ІІІ. Закріплення нового матеріалу. 1. Визначити внутрішню енергію 1 кг азоту N2 при температурі 27оС. Дано: N2 = двоатомний m = 1 кг M(N2) = 28.10-3 кг/моль t= 26оС U - ? 2. Визначити зміну внутрішньої енергії 10 кг аміаку при охолодженні від 358 К до 273К. Дано: m = 10 кг ∆Т=85К M= 17.10-3 кг/моль ∆U - ? 3. Газ, який займав об’єм V1 = 11л під тиском 105 Па ізобарні нагріли від 20оС до 100оС. Визначити роботу розширення газу. Дано: V1 = 11л = 0,011 м3 А=р(V2- V1)= P∆V р = 1.105 Па h=cons t р= cons t t1 = 20оС t1= 100оС А-? Т1 = 273+20=293К Т2 = 273+100=373К ∆V = V2 – V1 ∆V =0.014 м3 . 0,011 м3 = 0,003 м3 А = 1.105 Па . 0,003м3 = 300 Дж 4.Молекулярний водень, маса якого 6,5 г і температура 27оС нагрівають при сталому тиску так, щоб його об’єм збільшився вдвічі. Знайти роботу виконану газом при розширенні. Молярна маса водню 2.10-3 кг/моль. Дано: m = 6.5 г – 6,5.10-3 кг А = р∆V р= cons t V2= 2V1 t= 27оС ∆V=V2-V1 = 2V1-V1=V1=V V2=2V1 pV = М= 2.10-3 кг/моль V = A-? Т= 300 К А = p∆V = А= . 8,31 . 300 = 8102,25 (Дж) = 8,1.103 Дж 5.Самостійно. При температурі 280 К і тиску 4.105 Па газ займає об’єм 0,1 м3. Яка робота над газом буде виконана по збільшенні його об’єму, якщо його нагріли до 420 К при постійному тиску. Дано: Т1 = 280 К А = p∆V Т2 = 420 К ; ∆V =0,15 . 0,1 = 0,05 (м3) А = 4.105 . 0,05 = 20 00000 (Дж) = 20.105 Дж ІV. Завдання додому: § 23, 24. Вправа 6 (1,2) | |
| Переглядів: 879 | |
| Всього коментарів: 0 | |