Решение задач на тему "Первый закон термодинамики"

План-конспект урока

Тема урока: «Решение задач на первый закон термодинамики»

Учитель: Фролов Юрий Викторович

Класс: 10

Тип урока: обобщение и систематизация знаний

Цель урока: закрепить изученный материал по теме: «Первый закон термодинамики» в ходе решения качественных и расчётных задач.

Задачи урока:

- образовательные: закрепить изученный материал по теме: «Первый закон термодинамики» в ходе решения качественных и расчётных задач;

- развивающие: способствовать развитию навыков исследовательской деятельности учащихся, синтетического мышления (анализа, систематизации знаний, обобщения), формирование алгоритмического мышления;

- воспитательные: создать условия для развития самостоятельности учащихся, коммуникативной культуры (умение работать в коллективе, аргументировать свою точку зрения и уважение к другой точке зрения), способствовать повышению мотивации учащихся.

Оборудование: доска, компьютер, проектор, карточки.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний:

Викторина

Всех обучающихся в классе необходимо разделить на четыре группы по четыре-пять человек. Каждой из групп будет дан набор карточек с изображением букв относящихся к различным термодинамическим величинам. Задача заключается в следующем: составить выражения для первого начала термодинамики, применительно к изопроцессам. Эти выражения имеют следующий вид:

в изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0

В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,

Здесь U₁ и U₂ – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением

Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:

При изобарном расширении Q 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q _{2 1}; внутренняя энергия убывает, ΔU

В адиабатическом процессе Q = 0; поэтому первый закон термодинамики принимает вид

т. е. газ совершает работу за счет убыли его внутренней энергии.

На плоскости (p, V) процесс адиабатического расширения (или сжатия) газа изображается кривой, которая называется адиабатой. При адиабатическом расширении газ совершает положительную работу (A 0); поэтому его внутренняя энергия уменьшается (ΔU

       Таким образом, требуется сделать карточки с следующими символами: A, –ΔU, p, Q, ΔV.

1. Решение задач.

Конкурс решения задач

       Сущность конкурса состоит в решении задач разных уровней сложности на конкурентной основе. То есть, каждой из четырех групп предлагается задача (для равенства условий, одна и та же) для независимого решения. Первая решившая группа получает наивысший (предусмотренный для данной задачи) балл, прочие группы – по нисходящей. В результате, общая сумма баллов, набранная командами, будет коррелировать с оценкой в десятибалльной шкале, это позволит всем выставить оценки в конце урока. Итоговые оценки будут напрямую зависеть от интенсивности работы учащихся.

       Далее приведен приблизительный перечень задач, которые будут предлагаться к решению.

       1. В некотором процессе газ совершил работу A=30 Дж, получив при этом количество теплоты Q=50 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа? Ответ: 20 Дж. (10 баллов)

       3. В начальном состоянии внутренняя энергия идеального газа U₁=25 Дж. Газ изохорно нагрели, сообщив ему, количество теплоты Q=50 Дж. Определите величину внутренней энергии в конечном состоянии. Ответ: 75 Дж. (20 баллов)

       3. Идеальный газ, находящийся под давлением p=2∙105 Па и количеством 2 моль, изобарно нагрелся от температуры T₁=300 К до  T₂=370 К. Количество теплоты переданное газу Q=590∙10-5 Дж. Определите изменение внутренней энергии газа. Ответ: 83мкДж. (30 баллов)

       4. Во время расширения в цилиндре с поперечным сечением S=200 см², вызванного нагреванием, газу было передано количество теплоты Q=1,5∙10⁵ Дж, причем давление газа оставалось постоянным и равным p=2∙10⁷ Па. Какое условие необходимо добавить в задачу, чтобы определить, как изменится внутренняя энергия газа? Ответ: добавить смещение поршня ∆x.

Контроль знаний (тестирование в группах)

Четыре варианта теста на отдельных листах (приложение).

1. Рефлексия

- Кому понравился урок, чем?

- Кому не понравился урок, в чем?

5. Домашнее задание: § 80, упр. 1, 2

6. Подведение итога