Основы термодинамики: обобщающий урок (презентация)

Обобщающий урок по теме:
Основы
термодинамики
Автор – учитель физики МОУ СОШ № 26
Ногинского района Московской области
Власова Наталья Викторовна
Цель урока:
1.Повторить полученные знания
по теме, обобщить их.
2.Применить полученные знания
при решении задач.
Дерзайте ныне ободрены
Раченьем вашим показать,
Что может собственных Платонов
И быстрых разумом Невтонов
Российская земля рожать.
М.В. Ломоносов
Экспериментальная задача №1
Изменение внутренней энергии при деформации
тела.
Элемент учебной программы:
«превращение механической энергии во внутреннюю»
Оборудование:
1.Компьютерный
измерительный блок
2. Кусочки свинца массой 2г
3. Кабель сигнальный со
встроенным усилителем
4. Термопарная проволока
5. Наковальня
Изменение температуры образца при ударе
Экспериментальная задача №1
Оценить долю механической энергии, перешедшей во
внутреннюю энергию свинцового образца.
Алгоритм решения:
•В результате, каких процессов происходит изменение
внутренней энергии?
•Записать первый закон термодинамики для данного случая.
•Выразить величины, входящие в уравнения, выбрав
необходимые формулы.
•Сделать расчет и оценить результат.
Дано:
Решение:
3
m  2 10 кг
M  0,5кг
h  0,3 м
t  (опыт)
t max  (опыт)
Дж
c  120
кг 0 С
 ?
U  Q  A - Первый закон термодинамики
U  A - Первый закон для данного случая
U  cmt - Изменение внутренней энергии
A  E  Mgh - Работа внешней силы
cmt  Mgh
cmt

Mgh
Экспериментальная задача №2
Измерение количества теплоты и теплоемкости
твердого тела
Элемент учебной программы: «Количество теплоты и способы
изменения внутренней энергии»
Оборудование:
1.Компьютерный измерительный
блок
2. Датчик температуры – 2шт.
3. Плата с зажимами – 2шт.
4. Пробирка – 2шт.
5. Стакан с горячей водой
6. Спирт
Экспериментальная задача №2
Сравнить две кривые нагрева спирта и воды.
Оценить величину уд. теплоемкости спирта,
считая уд. теплоемкость воды известной (4200 кгДжС ).
0
Решение :
1. Количество теплоты, необходимое для нагревания воды:
Q1  m1c1 t1  t0 
2. Количество теплоты, необходимое для нагревания спирта:
Q2  m2c2 t2  t0 
3.
4.
Q1  Q2
m1  m2
m1c1 t1  t0   m2c2 t2  t0 
5. Удельная теплоемкость спирта:
c2 
c1 t1  t0 
t 2  t0
Дж
c2  2400
кг 0 C
Табличный результат
Задача на закрепление
Медленно нагревающемуся газу, находящемуся в
цилиндрическом сосуде с подвижным поршнем
сообщили 6 МДж теплоты. Определить изменение
внутренней энергии газа, если измеренное в конце
процесса давление было равно 8 МПа, а объем
изменился на 0,5 м3.
Дано :
Решение :
Q  6 10 6 Дж
p  const
p  8 10 Па
U  Q  A; A   A,
6
V  0,5 м
U  ?
3
/
U  Q  A
/
A  pV
/
U  Q  pV
U  6 10 6 Дж  8 10 6 Па  0,5 м 3 
2 10 6 Дж
Ответ : U  2 МДж
1824 год
«Размышления о движущей силе
огня и о машинах, способных
развивать эту силу»
Цель:
«Улучшение тепловой машины,
повышение ее КПД»
Стимул:
Потребности машинной
промышленности
Задание:
В координатных осях (P,V) построить:
1. Изохорное уменьшение давления при
охлаждении газа.
2. Изотермическое увеличение объема.
3. Изохорный рост давления при увеличении
температуры.
4. Изотермическое увеличение объема
Экспериментальная задача №3
Циклический процесс в газе
Оборудование:
1. Прибор «Изотерма»
с встроенным датчиком объема
газа
2. Датчик абсолютного давления
3. Шланг вакуумный
4. Сосуд с водой – 2шт.
5. Термометр
Экспериментальная задача №3
Задания к экспериментальной задаче №3
(циклический процесс)
• Рассмотреть, как изменяется внутренняя энергия газа на
различных участках.
• На каких участках цикла совершаемая газом работа и
количество теплоты положительны, а на каких
отрицательны?
• На каких участках совершается большая работа?
Почему?
• Как определить работу газа, совершаемую за цикл?
• Задача на закрепление: Какое количество теплоты
получил воздух массой 52 мг, находящийся в закрытом
сосуде, при нагревании на 500С?
1. Изохорное охлаждение:
3. Изохорное нагревание:
1.V  const, A  0
1.V  const, A  0
2. p  T , p  T 
3.T  0  U  0
4.Q  U , Q  0
2. p  T , p  T 
/
/
3.T  0  U  0
4.U  Q, Q  0
2. Изотермическое расширение: 4. Изотермическое сжатие
1.V 
1.V 
2.V  0  A/  0
3.T  const, U  0
2.V  0  A/  0
3.T  const, U  0
4.Q  A/ , Q  0
4.Q  A/ , Q  0
Работа газа за цикл численно равна площади
фигуры, ограниченной линиями процесса.
A  A1  A2  A3  A4
A1  A3  0  процесс
изохорный
A2  0, A4  0
A  A2  A4
A2  A4  A  0  отрицательна
Холодильная машина
Задача на закрепление: Какое количество теплоты получил
воздух массой 52 мг, находящийся в закрытом сосуде, при
нагревании на 50C?
Дано:
Решение:
m  52 мг
T  50 К
V  const
M  0,029
Q ?
кг
моль
1. Нагревание газа в закрытом сосуде – процесс
изохорный
2. Для изохорного процесса уравнение первого
закона термодинамики U  Q  A переходит в
уравнение U  Q
3.
3 m
RT
2M
3 m
Q
RT
2M
3 52 10 6 кг
Дж
2
Q
8
,
31
10
К

22

10
Дж
кг
2 0,029 моль
мольК
U 
P
1
2
4
3
0
T
Задача на определение КПД
тепловой машины
Идеальный тепловой двигатель совершает за один
цикл работу А/=7,4 ·104 Дж. Температура нагревателя
и холодильника равны Т1= 373 К и Т2= 273 К.
определить количество теплоты Q1, получаемое
рабочим веществом, и количество теплоты Q2,
отдаваемое им холодильнику.
Решение :
Дано :
T1  373 K
A/
A/

 Q1 
Q1

T2  273 K

A  7,4 10 Дж
/
Q1  ?
Q2  ?
4
T1  T2
T1
A /  T1
Q1 
T1  T2
A /  Q1  Q2  Q2  Q1  A /
7,4 10 4 Дж  373 К
Q1 
 27,6 10 4 Дж
[373 K  273 K ]
Q2  27,6 10 4 Дж  7,4 10 4 Дж  20,2 10 4 Дж
Ответ : Q2  20,2 10 4 Дж; Q1  27,6 10 4 Дж.
Тестирование
«Везде исследуйте, всечасно,
что есть велико и прекрасно,
Чего еще не видел свет»
Желаю вам успеха!