Первый закон термодинамики работа газа и пара 8 класс конспект
Обновлено: 07.07.2024
Термодинамика – раздел физики, изучающий тела, находящиеся в состоянии термодинамического равновесия и явления, сопровождающие переходы между этими состояниями.
Термодинамическое равновесие – состояние тел (или частей тела), при котором остаются постоянными все величины, характеризующие эти тела (или части тела): объёмы, давления, расположение масс и др.
Температура – единственная физическая величина, всегда одинаковая у всех тел (или частей тела), находящихся в состоянии термодинамического равновесия.
Термометр – прибор для измерения температуры. Единица температуры – 1 кельвин (1 К). Также используется 1 °С, равный 1 К.
Теплообмен – переход внутренней энергии одного тела во внутреннюю энергию другого тела без совершения механической работы.
Количество теплоты – физическая величина, показывающая энергию, полученную (отданную) телом при теплообмене.
Калориметр – прибор для измерения количества теплоты. Единица количества теплоты – 1 джоуль (1 Дж).
Удельная теплоемкость вещества – физическая величина, показывающая количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1 кг этого вещества на 1 °С. Единица удельной теплоёмкости – 1 Дж/(кг·°С).
Количество теплоты, полученное (отданное) телом при теплообмене, пропорционально массе тела и изменению его температуры. Коэффициент пропорциональности – удельная теплоёмкость вещества.
Превращение твёрдого тела в жидкость называют плавлением.Обратное явление называют отвердеванием. Если при этом получается кристаллическое тело, то отвердевание называют кристаллизацией.
Температура
Температурой плавления называют температуру, при которой нагреваемое кристаллическое тело тело начинает плавиться, и при этом одновременно существуют твёрдое и жидкое состояния его вещества.
Температурой кристаллизации называют температуру, при которой охлаждаемая жидкость начинает кристаллизоваться, и при этом одновременно существуют её твёрдое и жидкое состояния.
Как правило, температура кристаллизации вещества равна температуре его плавления. Температура плавления/кристаллизации вещества зависит от внешнего давления и других факторов.
Удельная теплота плавления – физическая величина, показывающая количество теплоты, необходимое для плавления или выделяющееся при кристаллизации 1 кг вещества, находящегося при температуре плавления/кристаллизации. Единица удельной теплоты плавления – 1 Дж/кг.
Количество теплоты, поглощаемое (выделяющееся) при плавлении (кристаллизации), пропорционально массе расплавившегося (кристаллизовавшегося) вещества. Коэффициент пропорциональности – удельная теплота плавления вещества.
Видами парообразования являются: испарение – парообразование, происходящее с поверхности жидкости; кипение – парообразование, происходящее по всему объёму жидкости вследствие возникновения и всплытия на поверхность пузырей пара; сублимация – парообразование, происходящее с поверхности твёрдого тела.
Температурой кипения называют температуру, при которой наблюдается кипение вещества (интенсивное парообразование по всему объёму этого вещества). Температура кипения зависит от внешнего давления и других факторов.
Удельная теплота парообразования – физическая величина, показывающая количество теплоты, необходимое для превращения в пар 1 кг вещества (как правило, при температуре кипения). Единица удельной теплоты парообразования – 1 Дж/кг.
Количество теплоты, поглощённое кипящей (или испаряющейся при постоянной температуре) жидкостью, прямо пропорционально массе образовавшегося пара. Коэффициент пропорциональности – удельная теплота парообразования вещества.
При охлаждении/кристаллизации/конденсации выделяется точно такое же количество теплоты, которое было затрачено для нагревания/плавления/парообразования вещества (если температуры и давления при прямом и обратном процессах соответствуют друг другу).Утверждение будет верным и наоборот.
Тепловые явления
Законы термодинамика
Первый закон термодинамики устанавливает равенство между изменением внутренней энергии тела и суммой полученной телом теплоты и совершённой над ним работы.
Тепловой двигатель – периодически действующее устройство, служащее для превращения внутренней энергии рабочего тела (как правило, газа или пара) в механическую энергию.
Количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании вещества (топлива), прямо пропорционально массе сгоревшего вещества (топлива). Коэффициент пропорциональности – удельная теплота сгорания топлива.
Известно три способа теплопередачи (теплообмена) – теплопроводность, конвекция и излучение. При теплопроводности теплота проникает через вещество без его перемещения (в случае отсутствия вещества теплопроводность является нулевой). При конвекции теплота перемещается неравномерно нагретым движущимся веществом (в условиях, когда возможно возникновение архимедовой силы). При излучении теплота передаётся через пространство или вещество в виде электромагнитных волн (для излучения наличие вещества не является обязательным, в отличие от первых двух способов теплопередачи).
Второй закон термодинамики гласит, что теплообмен самостоятельно протекает только в таком направлении, что температура менее нагретого тела возрастает, а более нагретого – уменьшается.
Дополнительные материалы по теме:
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Раздел долгосрочного плана:
8.2 А Основы термодинамики
ФИО учителя: Веригина Ю.Н.
Первый закон термодинамики, работа газа и пара
Цели обучения, которые достигаются на данном уроке (ссылка на учебную план)
8.3.2.17- объяснять первый закон термодинамики
Все учащиеся : знать, предмет изучения раздела физики "Термодинамика"; основные понятия данного раздела: количество теплоты, внутренняя энергия, работа, совершаемая системой, изолированная система, начала термодинамики.
Большинство: уметь работать с основными единицами измерения энергии и системой СИ, определять знак количества теплоты и совершённой работы, приводить примеры, подтверждающие работу первого закона термодинамики.
Некоторые: уметь применять математическую формулу первого закона термодинамики для обоснования невозможности существования двигателей первого рода.
- Дает определение понятий: термодинамика, количество теплоты, внутренняя энергия, работа, совершаемая системой, изолированная система, начала термодинамики. - Формулирует первый закон термодинамики - Осуществляет математическую запись первого закона термодинамики, даёт пояснения к каждой величине, входящей в запись. - Математически доказывает невозможность существования двигателя первого рода. -Объясняет связь между работой, совершаемой машиной, с получением ею количества теплоты или изменением внутренней энергии самой системы.
- Дают определение "Термодинамики", как раздела физики. - Объясняют понятия : замкнутая система, внутренняя энергия системы, работа системы. - Формулируют первый закон термодинамики. -Доказывают невозможность существования двигателей первого рода. Фразы для диалога: Термодинамика - это раздел физики, изучающий. Начала термодинамики - это законы, составляющие основу . Первый закон термодинамики математически выражается. Всеобщий характер первого закона термодинамики подтверждается следующими примерами. Вечный двигатель невозможен потому, что.
Осуществлять привитие ценностей "Мәңгілік Ел" через: Мәңгілік Ел – это Общенациональное единство, мир и согласие - толерантное отношение учащихся друг к другу; Мәңгілік Ел – это устойчивый экономический рост на основе инноваций - воспитание культа учености и образования, формирование общеучебных умений и навыков. Мәңгілік Ел – это Общество Всеобщего Труда -укрепление ценности трудолюбия и ответственности.
Математика -вычислительные навыки, работа с буквенными выраженими. Химия - молекулярное строение вещества. Литература – навыки чтения и работы с текстом
Понятия: работа, количество теплоты, внутренняя энергия
Запланированные этапы урока
Запланированная деятельность на уроке
Ресурсы, комментарии
1.Орг. момент Мотивация: мультипликационный ролик
1.Фиксипелка "Вечный двигатель" (приложение)
2. Организация восприятия (учитель даёт историческую справку, которая выводит учащихся на тему урока)
Приёмы активизации познавательной деятельности учащихся: новизны, динамичности, постановка проблемы.
Учитель раздает карточки с вопросами, в которые ученики должны записывать в ходе урока ответы. Карточки сдаются в конце урока.
О. Карточки являются формой индивидуальной оценки по окончанию урока.
Д. На каждой карточке, на обратной стороне, распечатаны изображения различных механизмов, которые при групповой работе будут критерием деления на группы.
Учитель даёт комментарии по работе с матрицей посадочных мест.
В правом верхнем углу доски ставится число нормы 63% (количество учащихся, успешно усвоивших материал)
Комментарии к работе: используется матрица посадочных мест (МПМ) (висит на доске, доступна для всех)
Учащиеся должны позиционировать себя на МПМ
Изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое равна сумме…….
Количество теплоты, переданное газу, идет на изменение…….
Процесс проходящий без теплообмена с окружающей средой называется……
Вечный двигатель –это……
Приучение к ценностям
Межпредметная связь
Математика (вычислительные навыки при решении задач
Предшествующие знания
Строение газообразных веществ, давление газа, механическая работа, изменение внутренней энергии, количество теплоты, закон сохранения энергии, расширение и сжатие газа.
Запланированные этапы урока
Виды запланированных упражнений на уроке
Начало урока
(К) Объединение в группы
По цвету стикеров учащиеся объединяются в группы.
1.Что такое внутренняя энергия?
2.От каких величин зависит внутренняя энергия?3. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела?
3. Чем отличается работа, совершаемая газом, от работы, совершаемой внешними телами над газом?
4. Что такое количество теплоты?
5. Как вы думаете взаимосвязаны ли эти величины между собой?
(К) Подведение к теме урока. Целеполагание.
1. Как вы думаете какова тема нашего сегодняшнего урока?
Что я хочу узнать
Учащиеся заполняют 1 и 2 столбцы
Данная стратегия позволяет узнать, что знал ученик до начала урока, что хочет узнать.
Ответы учащихся на вопросы таблицы определяют цели урока. Озвучиваются критерии урока.
Стикеры разного цвета
Середина урока
Новую тему учащиеся изучают самостоятельно в группах по учебнику. Каждая группа получает свою часть текста:
1. Первый закон термодинамики
2. Работа пара и газа
3. Первый закон термодинамики и вечный двигатель первого рода.
Должны прочитать текст, продумать, как, каким образом можно запомнить его и пересказать, составить по 2 вопроса, направленные на понимание сущности текста. Учащиеся могут записать опорные слова, начертить рисунки, схемы, формулы или кластеры. После работы с текстом группы перераспределяются таким образом, чтобы в каждой оказались представители всех трех групп. Каждый рассказывает свою часть текста, используя подготовленные в группе ресурсы для объяснения (опорные слова, формулы, таблицы или, схемы. или кластеры). Объяснив и обсудив тему в группе, спикеры групп возвращаются на свои места.
Устная обратная связь учеников
2-3 ученика дают отзыв на то, как работали одноклассники в группе
(Г) Ответы на вопросы по изучаемому материалу.
Вопросы передаются каждой группой в соседнюю группу справа. Группа отвечает на вопросы, пишет ответы и возвращает их.
По ответам на вопросы группа оценивает знания группы.
(Г) Решение задач
Все три группы получают одинаковые задачи
А . Газ нагрели в закрытом сосуде, передав ему 150 кДж теплоты. Какую работу совершил газ? Как изменилась внутренняя энергия?
В. При передаче газу количества теплоты 19 кДж он совершает работу, равную 52 кДж. Чему равно изменение внутренней энергии газа?
С. 20г углекислого газа нагревают при постоянном объеме. Определите изменение внутренней энергии газа при нагревании от 20 0 С до 108 0 С (с =655 Дж/(кг К)).
(Дифференциация: учитель наблюдает за работой группы дает рекомендации и оценку отдельных учащихся)
Дискрипторы:
1. Записывает условие задачи
2. переводит единицы измерения в СИ
3. записывает формулу 1 закона термодинамики
4. правильно выполняет вычисления
5. записывает ответ
(И) . Таблица на соответствие
Для опрееделения степени усвоения нового материала учащимися учитель дает задание на заполнение таблицы на соответствие. Каждый учащийся получает задание на карточке. Стрелками показывает правильные ответы.
Из предложенных формул выберете правильную математическую запись 1 закона термодинамики и соотнесите их с правильной формулировкой
Q= ΔU + A
Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение его внутренней энергии и работе внешних сил
Q= Δ U+ A'
Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение его внутренней энергии и на совершение им механической работы
Изменение внутренней энергии тела при переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, переданного телу и на совершение им механической работы
Изменение внутренней энергии тела при переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, переданного телу и работе внешних сил
1. Знает первую математическую запись первого закона термодинамики
2. Знает первую формулировку первого закона термодинамики
3. Умеет соотнести первую математическую запись первого закона термодинамики с его формулировкой
(П) взаимооценивание по дескрипторам.
Устная обратная связь учителя
Цель: сформулировать I закон термодинамики. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
I . Организационный момент
II . Повторение изученного
1. Как можно преобразовать хаотическое движение молекул газа в направленное движение макроскопического тела?
2. От каких величин зависит работа, совершаемая силой давления газа?
3. Какую по знаку работу совершает газ при расширении и при сжатии?
4.Чем отличается кипение жидкости от испарения?
III . Изучение нового материала
Исторический процесс изучения тепловых явлений, приведший к формулировке закона сохранения энергии, был длительным и трудным. Различны были методы исследования тепловых и механических явлений, способы измерения единиц таких величин, как количество теплоты и работа.
Прогресс в познании природы теплоты был достигнут, когда было доказано,. что при теплообмене сохраняется энергия.
В больших масштабах такое явление наблюдал в 1798 г. Б. Румфорд. При сверлении пушечного ствола, которое производили с помощью лошадей, вращавших большое сверло, Румфорд успевал вскипятить поставленный на ствол котел с водой. Румфорд предположил, что вода нагревается в процессе совершаемой при сверлении работы.
Используя сухие кусочки дерева, можно добыть огонь, т. е. нагреть дерево до температуры, превышающей температуру его воспламенения.
Все перечисленные примеры показали, что количество теплоты сохраняется только при теплообмене, когда не совершается работа. Количество теплоты представляет собой величину, родственную работе. Повышение температуры тела может быть вызвано как совершением работы, так и передачей количества теплоты.
Количество теплоты, как и работу, надо считать мерой изменения энергии. системы и выражать ее в тех же единицах, что и работу, т. е. в джоулях.
В середине XIX в. Д. Джоулем были проведены первые опыты, доказывающие эквивалентность количества теплоты, переданного телу, и работы.
В механике закон сохранения был получен из законов Ньютона. Общий закон сохранения энергии, включающий все ее формы, является опытным законом. Он был открыт немецким ученым R Майером в середине XIX века, английским ученым Д. Джоулем и получил наиболее полную трактовку в трудах немецкого ученого Г. Гельмгольца.
I закон термодинамики
Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданной системе.
Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренне энергии и на совершение системой работы над внешними телами.
IV . Повторение изученного
1. Как формулируют закон сохранения энергии?
2. В чем состоит эквивалентность количества теплоты, механической работы, затраченной энергии?
3. Что называют первым законом термодинамики? Как записывают и формулируют этот закон?
4. Как записывается первый закон термодинамики для изотермического, изохорного, изобарного и адиабатного процессов?
5. Какой процесс называют адиабатным? При каких условиях он осуществляется?
V . Решение задач
При изотермическом расширении идеальным газом совершена работа 15 кДж. Какое количество теплоты сообщено газу?
2.Стадия вызова. Определение темы урока: проблемный вопрос. Есть ли закономерность тепловых явлений?
Цель: мотивация учащихся на изучение нового материала
Ученики выдвигают гипотезы, прогнозировать результат
Цель: применить полученные знания в новых ситуациях (задание по таксономии Блума – анализ, синтез, оценка)
Учащиеся находят ключевые слова, характеризующие изменение агрегатных состояний вещества
3. Работа над новым материалом. Парная работа: Чтение с пометками
Цель: пояснить первый закон термодинамики, работу газа (5 мин)
Учащиеся изучают новый материал, ключевые слова записывают в тетрадь
Цель: применить полученные знания в новых ситуациях
Рефлексия: От чего зависит работа газа? Может ли она быть отрицательной?(10 мин)
Учащиеся на постерах создают паспорт работы газа
5. Парная работа: решение задач упражнение 12 № 1, 2
Цель: применить на практике формулу работы газа(5 мин)
Учащиеся в паре решают задачи, решение сверяют со слайдами
Цель: обобщить тему об агрегатных состояниях(10 мин)
Учащиеся выполняют тест, сравнивают со слайдами
Ученик дает оценку урока и своего участия на уроке. Учитель вместе с учащимися выставляет оценку за урок
8. Домашнее задание:§19, 20 (1 мин)
Учащимся понятно выполнение домашнего задания
Как вы планируете поддерживать учащихся?
Как вы планируете стимулировать способных учащихся?
Как вы планируете увидеть
приобретённые знания учащихся?
Связи с ценностями
Поддержка учащихся при выполнении заданий, при необходимости консультирование, дифференцированное домашнее задание. Стимулирование способных учащихся через нестандартные творческие задания
Формативное оценивание: жесты, похвала, смайлики
Межпредметные связи: География, естествознание, биология
Воспитание внимания, развитие
наблюдательности, памяти, связь с
Были ли цели обучения
Что учащиеся сегодня изучили?
На что было направлено обучение?
Хорошо ли сработала запланированная дифференциация?
Выдерживалось ли время обучения?
Какие изменения из данного плана я реализовала и почему?
Итоговая оценка
Какие два аспекта в обучении прошли очень хорошо (с учётом преподавания и учения)?
2: Работа над новым материалом
Какие два обстоятельства могли бы улучшить урок (с учётом преподавания и учения)
1: Листы самооценивания
2: Учет временных рамок
Что нового я узнала об учениках в целом или отдельных лицах?
Учащиеся открыты к диалогу с учителем. Работали все активно. Но возникла проблема с качеством знаний формул.
Переход вещества из жидкого (или твёрдого) состояния в газообразное, который происходит с поверхности жидкости (или твёрдого тела), называют.
При испарении температура всей термодинамической системы, состоящей из жидкости и образующегося над ней пара,
Переход вещества из газообразного состояния в жидкое (или твёрдое) называют
Для ускорения процесса испарения жидкости можно:
6. Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют ….
7. Если число вылетающих с поверхности жидкости молекул превышает число возвращающихся в неё, то пар, находящийся над поверхностью жидкости, называют …
8. Если число молекул, возвращающихся в жидкость, превышает число молекул, покидающих её за это время, то такой пар называют …
Чем выше температура насыщенного пара, тем больше …
10. Плотность водяного пара, содержащегося в воздухе, называют …
11. Отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах, называют …
12. Температуру, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называют …
Читайте также: