Конспект урока количество теплоты 10 класс

Обновлено: 05.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Образовательные: повторить с учащимися виды теплопередачи, ввести меру изменения внутренней энергии при теплообмене. Сравнить виды теплопередачи. Рассмотреть уравнение теплового баланса.

Воспитательные: Воспитание аккуратности, навыков письменной и устной речи. Воспитание способности следовать нормам поведения.

Развивающие: формирование умений приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять физические явления. Развивать познавательный интерес к физике, творческих способностей. Формирование осознанных мотивов учения.

Тип урока: комбинированный

Организационный момент (2 мин).

Повторение (9 мин).

Постановка проблемы (3 мин).

Объяснение нового материала (11 мин).

Закрепление нового материала (9 мин).

Подведение итогов и рефлексия (3 мин).

Домашнее задание (3 мин).

Организационный момент

Какие существует два способа изменения внутренней энергии тела?

Ответ: Изменить внутреннюю энергию тела можно, если выполнить над ним работу или передать ему некоторое количество теплоты.

Что называется теплообменом или теплопередачей?

Ответ: Теплообменом или теплопередачей называется процесс передачи теплоты (количества теплоты или энергии) без совершения работы.

Какие виды теплопередачи вы знаете?

Ответ: Существует три вида теплопередачи. Это: 1) теплопроводность; 2) конвекция; 3) излучение.

О количестве теплоты как величине: обозначение, единица измерения, расчетная формула.

Ответ: Обозначение – . Единицы измерения – Дж. При изменении температуры тела (что эквивалентно изменению внутренней энергии) количество теплоты, затраченное на это изменение, можно вычислить по формуле:

где - масса тела; - удельная теплоёмкость тела; – изменение температуры тела.

Дайте определение удельной теплоемкости, запишите единицу измерения.

Ответ: Удельная теплоёмкость – скалярная физическая величина, численно равная отношению количества теплоты Q , полученной им при нагревании, к массе вещества и изменению его температуры

Единицу измерения удельной теплоёмкости в системе СИ можно получить из вышеприведённого уравнения:

Каков физический смысл удельной теплоемкости?

Ответ: удельная теплоемкость равна количеству теплоты, поглощаемому веществом при нагревании его единицы массы на один кельвин.

Что называется теплоемкостью?

Ответ: Теплоёмкостью называется величина, равная отношению количества теплоты Q , поглощенной телом при нагревании, к изменению его температуры при этом:

Физический смысл теплоемкости.

Ответ: теплоемкость тела равна количеству теплоты, поглощаемому телом при нагревании или выделенному при его охлаждении на один кельвин.

Что называется молярной теплоемкостью?

Ответ: Молярная теплоёмкость – физическая величина, равная отношению количества теплоты Q , поглощенного веществом при нагревании или выделенного при охлаждении, к количеству молей ν в нем и изменению температуры

Физический смысл молярной теплоемкости.

Ответ: молярная теплоемкость вещества равна количеству теплоты, которое поглощается при нагревании или выделяется при охлаждении одного моля вещества на один кельвин.

По какой формуле вычисляется количество теплоты при переходе от жидкости к твёрдому телу и наоборот?

где - масса тела; - удельная теплота плавления тела (количество теплоты, необходимое для полного плавления одного килограмма вещества при постоянной температуре плавления).

По какой формуле вычисляется количество теплоты при переходе от жидкости к газообразному телу и наоборот?

Здесь: - масса тела; - удельная теплота парообразования тела (количество теплоты, необходимое для полного испарения одного килограмма вещества) при постоянной температуре (температура испарения).

По какой формуле вычисляется количество теплоты, выделяющиеся при сгорании некоторой массы топлива?

Здесь:- масса топлива; - удельная теплота сгорания топлива (количество теплоты, выделяющееся при сгорании одного килограмма топлива).

Постановка проблемы

Объяснение нового материала

Учитель вместе с учениками разбирает методику решения задач с помощью уравнения теплового баланса. Ученики фиксируют полученную информацию. При решении задач с помощью данного вида уравнения теплового баланса в формуле в качестве следует брать большую температуру, а в качестве - меньшую. Тогда разность будет положительна и все произведение также будет положительным. Все теплоты, отданные и полученные, будут положительными.

Уравнение теплового баланса можно записать и в таком виде:

где n – количество тел системы. Алгебраическая сумма всех количеств теплоты (поглощенных и выделенных) в теплоизолированной системе равна нулю.

– это теплоты, поглощаемые или выделяемые участникам теплообмена. Очевидно, что в этом случае какие – то теплоты должны быть положительны, а какие – то отрицательны. При записи уравнения всегда – конечная температура, а – начальная. Если тело нагревается, то разность положительна и все произведение положительно. То есть Q >0 тогда, когда теплота к данному телу подводится. А если (тело остывает), то разность отрицательна, то есть Q Q >0; если тело выделяет энергию (кристаллизация, конденсация), то Q .

Закрепление нового материала

Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 до 50 0 С, если вся теплота, выделенная при горении спирта, пойдет на нагревание воды? Удельная теплота сгорания спирта 27*10 6 Дж/кг. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг* 0 С)

Ответ: 11, 2 грамма.

Почему холодно на вершинах гор? Разве холодный воздух не должен опускаться вниз? (Теплый воздух, поднимаясь по склонам гор, попадает в область более низкого атмосферного давления, расширяется и охлаждается.)

Почему при распиливании дерева пила нагревается до более высокой температуры, чем дерево? (Теплоемкость пилы меньше, чем дерева.)

Почему медицинские грелки заполняют горячей водой, а не горячим воздухом? (Удельная теплоемкость у воздуха меньшая, чем у воды, поэтому воздушная грелка быстро охлаждается.)

Какие из процессов, изображенного на рисунке цикла, протекали с поглощением теплоты газом и какие — с теплоотдачей?

Рисунок 4 – График циклического процесса в координатах

(Процессы 1—2 и 4—1 протекают с поглощением теплоты, 2—3 и 3—4 с теплоотдачей.)

Итоги урока и рефлексия

Сегодня на уроке мы повторили что называется теплообменом, теплоемкостью, удельной теплоемкостью, молярной теплоемкостью, случаи, когда передача некоторого количества теплоты приводит к изменению агрегатного состояния вещества, изучили уравнение теплового баланса. Рефлексия: Что было понятно, что нет? Что хотели бы повторить?

Домашнее задание: §75,76,77, повторить изопроцессы, выучить определения и расчетные формулы, провести микроопыт:

Быстро откройте бутылку охлажденного лимонада. Откуда взялось облачко тумана у горлышка бутылки? Какие еще известные вам явления это напомнило?

Список вопросов, рассмотренных в уроке: внутренняя энергия; способы изменения внутренней энергии; различные виды теплообмена; уравнение теплового баланса; работа в термодинамике; нахождение численного значения работы в различных тепловых процессах.

Глоссарий по теме

Термодинамическая система представляет собой систему тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией и веществом.

Состояние равновесия - это состояние системы, в которой нет теплообмена между телами, составляющими систему.

Термодинамический процесс - процесс изменения состояния системы, который изменяет параметры системы.

Внутренняя энергия представляет собой сумму кинетической энергии хаотичного теплового движения и потенциальной энергии взаимодействия всех молекул, составляющих тело.

Теплоемкость представляет собой энергию, которая численно равна количеству тепла, которое выделяется или поглощается, когда температура тела изменяется на 1 К.

Теплопередача- это передача энергии от одного тела другому без выполнения работы.

Количество тепла является количественной мерой изменения внутренней энергии во время теплообмена.

Работа в термодинамике - это взаимодействие системы с внешними объектами, в результате чего изменяются параметры системы.

Список литературы

Г.Я. Мякишев., Б. Буховцев., Н. Н. Соцкий. Физика.10. Учебник для образовательных организаций М .: Просвещение, 2017. - С. 243-254.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс М.: Дрофа, 2009.- с.75-84

Основное содержание урока

Внутренняя энергия тела - это полная энергия всех молекул, которые его составляют. Внутренняя энергия идеального газа пропорциональна его температуре.

Чтобы изменить внутреннюю энергию вещества, надо сообщить ему некоторое количество тепла или совершить работу.

Работа в термодинамике равна изменению внутренней энергии системы: A = ΔU.

С понятием количества теплоты вы уже знакомы. На этом уроке мы остановимся не некоторых вопросах более подробно, а также повторим материал с помощью решения задач.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Количество теплоты"

Вспомним теперь формулу, описывающую количество теплоты, необходимое для нагревания тела:

Это количество теплоты зависит от разности между начальной и конечной температурами, от массы вещества и от самого вещества.

Величина, характеризующая свойства данного вещества, называется удельной теплоемкостью. Она численно равна количеству теплоты, которое получает или отдает вещество массой 1 кг при изменении его температуры на 1 К.

Удельная теплоемкость определяется не только специфическими свойствами вещества, но и тем, при каком процессе происходит теплопередача. Например, при постоянном давлении нагревающийся газ совершает работу. Если же газ нагревается, находясь в фиксированном объеме, то никакой работы он не совершает. Поэтому, для нагревания газа при постоянном давлении требуется большее количество теплоты, чем для нагревания газа той же массы на то же количество градусов при постоянном объеме. Эти теплоемкости так и называются: удельная теплоемкость при постоянном объеме (с_V) и удельная теплоемкость при постоянном давлении (с_р).

Как вы знаете, жидкости и твердые тела при нагревании расширяются весьма незначительно, поэтому их удельные теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении очень мало отличаются.

Как вы знаете, для превращения жидкости в пар необходимо сообщить ей определенное количество теплоты. Величина, численно равная количеству теплоты, необходимому для превращения 1 кг жидкости при температуре кипения в пар называется удельной теплотой парообразования. Таким образом, количество теплоты, необходимое для превращения жидкости в пар, равно произведению удельной теплоты парообразования и массы жидкости:

Не трудно догадаться, что для того чтобы сконденсировать газ, нужно отнять у него то же количество теплоты, которое потребовалось на парообразование.

Также, существует величина, которая называется удельной теплотой плавления. Она численно равна количеству теплоты, которое требуется для того, чтобы перевести кристаллическое тело массой 1 кг при температуре плавления в жидкость.

Таким образом, количество теплоты, необходимое для превращения кристаллического тела в жидкость равно произведению удельной теплоты плавления и массы тела:

Аналогично, чтобы перевести жидкость в твердое состояние, нужно отнять у нее то же количество теплоты, которое пошло на плавление.

Наконец, удельная теплота сгорания топлива говорит нам о том, какое количество теплоты выделится при полном сгорании 1 кг данного топлива.

Таким образом, количество теплоты, выделяемое при сгорании топлива равно произведению удельной теплоты сгорания и массы топлива:

Исходя из этого, удельная теплота сгорания топлива измеряется в джоулях на килограмм.

Все величины, которые мы сегодня обсудили, конечно, уже давно измерены и сведены в таблицы. Этими таблицами легко пользоваться, главное правильно понять, в каких единицах измерения вам даны те или иные величины.

Изменение внутренней энергии путём совершения работы характеризуется величиной работы, т.е. работа является мерой изменения внутренней энергии в данном процессе. Изменение внутренней энергии тела при теплопередаче характеризуется величиной, называемой количествоv теплоты.

Количество теплоты – это изменение внутренней энергии тела в процессе теплопередачи без совершения работы. Количество теплоты обозначают буквой Q.

Работа, внутренняя энергия и количество теплоты измеряются в одних и тех же единицах — джоулях (Дж), как и всякий вид энергии.

В тепловых измерениях в качестве единицы количества теплоты раньше использовалась особая единица энергии — калория (кал), равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 грамма воды на 1 градус Цельсия (точнее, от 19,5 до 20,5 °С). Данную единицу, в частности, используют в настоящее время при расчетах потребления тепла (тепловой энергии) в многоквартирных домах. Опытным путем установлен механический эквивалент теплоты — соотношение между калорией и джоулем: 1 кал = 4,2 Дж.

При передаче телу некоторого количества теплоты без совершения работы его внутренняя энергия увеличивается, если тело отдаёт какое-то количество теплоты, то его внутренняя энергия уменьшается.

Если в два одинаковых сосуда налить в один 100 г воды, а в другой 400 г при одной и той же температуре и поставить их на одинаковые горелки, то раньше закипит вода в первом сосуде. Таким образом, чем больше масса тела, тем большее количество тепла требуется ему для нагревания. То же самое и с охлаждением.

Количество теплоты, необходимое для нагревания тела зависит еще и от рода вещества, из которого это тело сделано. Эта зависимость количества теплоты, необходимого для нагревания тела, от рода вещества характеризуется физической величиной, называемой удельной теплоёмкостью вещества.

Удельная теплоёмкость

Удельная теплоёмкость – это физическая величина, равная количеству теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества для нагревания его на 1 °С (или на 1 К). Такое же количество теплоты 1 кг вещества отдаёт при охлаждении на 1 °С.

Удельная теплоёмкость обозначается буквой с . Единицей удельной теплоёмкости является 1 Дж/кг °С или 1 Дж/кг °К.

Значения удельной теплоёмкости веществ определяют экспериментально. Жидкости имеют большую удельную теплоёмкость, чем металлы; самую большую удельную теплоёмкость имеет вода, очень маленькую удельную теплоёмкость имеет золото.

Поскольку кол-во теплоты равно изменению внутренней энергии тела, то можно сказать, что удельная теплоёмкость показывает, на сколько изменяется внутренняя энергия 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 °С. В частности, внутренняя энергия 1 кг свинца при его нагревании на 1 °С увеличивается на 140 Дж, а при охлаждении уменьшается на 140 Дж.

Количество теплоты Q, необходимое для нагревания тела массой m от температуры t₁°С до температуры t₂°С, равно произведению удельной теплоёмкости вещества, массы тела и разности конечной и начальной температур, т.е.

Q = c ∙ m (t₂ — t₁)

По этой же формуле вычисляется и количество теплоты, которое тело отдаёт при охлаждении. Только в этом случае от начальной температуры следует отнять конечную, т.е. от большего значения температуры отнять меньшее.