ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ*

Урок № 1

Тема. Внутренняя энергия тел. Два способа изменения внутренней энергии

Цель: дать молекулярно-кинетическое трактовка понятия внутренней энергии и способов изменения внутренней энергии; развивать логическое мышление, умение анализировать, делать выводы.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Демонстрации: зависимость между объемом, давлением и температурой; изменение внутренней энергии тела в результате выполнения работы.

ХОД УРОКА

И. Актуализация опорных знаний

Работа с научным текстом

Более 200 лет назад М. В. Ломоносов в работе «Размышления о причине теплоты и холода» писал: «Так как тела могут двигаться двойным движением - общим, при котором все тело непрерывно меняет свое положение при неподвижных друг относительно друга частиц, и внутренним, которое является изменением места нечувствительных частиц материи, и так как при самом быстром общем движении не наблюдается теплоты, а при его отсутствии наблюдается теплота, то очевидно, что теплота состоит во внутреннем движении материи».

- О какие два разные типы движения идет речь?

- Какие виды механической энергии тела вы знаете?

- Что можно сказать о относительную скорость движения молекул при рассмотрении механической и внутренней энергии?

- Изменение параметров приводит к изменению механической, а какие к изменению внутренней энергии?

II. Постановка учебной проблемы

На стол с определенной высоты падает пластилиновая шарик. Ответьте на вопросы:

1. Какую энергию имела шарик на начало движения?

2. Происходил переход энергии во время падения? Какой именно?

3. Какую энергию имела шарик непосредственно перед ударом? Куда делась эта энергия?

4. Что случилось с шариком и плитой?

Если тереть лед при температуре 0 °С, он будет превращаться в воду, температура которой 0 °С. На что же превращается в этом эксперименте механическая энергия?

III. Изучение нового материала

Внутренняя энергия - это сумма кинетической энергии хаотического движения молекул и потенциальной энергии взаимодействия молекул друг с другом. Внутренняя энергия - функция состояния U = f(T).

В термодинамике рассматривают изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое. Величины, определяющие состояние газа: Р, Т, V.

Проще всего можно вычислить внутреннюю энергию идеального одноатомного газа, потому что его молекулы совершают только поступательное движение. Изменение внутренней энергии данной массы идеального газа происходит только за изменения его температуры:

Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела? Обсуждение опытов.

Выводы обобщаем в виде таблицы.

IV. Закрепление изученного материала

Решение задач

1. Вычислите внутреннюю энергию одноатомного газа с количеством вещества 5 моль при температуре 27 °С.

2. На сколько изменится внутренняя энергия 200 г гелия при увеличении температуры на 20 К?

V. Обобщение знаний

Составление ОК.

• Внутренняя энергия макроскопического тела (U) является суммой кинетической энергии хаотического движения молекул (атомов) и потенциальной энергии их взаимодействия.

• Внутренняя энергия одноатомного идеального газа:

где m - масса газа; М - молярная масса газа; R - универсальная газовая постоянная; NA - постоянная Авогадро.

• Способы изменения внутренней энергии:

1. Выполнения работы.

2. Теплообмен.

• Виды теплообмена - процесс передачи энергии от более нагретых тел к менее нагретым:

- теплопроводность;

- конвекция;

- излучения

VI. Итоги урока

Упражнение «Микрофон». Закончи предложения.

1. Энергию хаотического движения молекул и их взаимодействия называют...

2. Она обозначается буквой..., а количество теплоты обозначается буквой... .

3. Количество теплоты и внутреннюю энергию измеряют в... .

4. Внутреннюю энергию тела можно уменьшить, если... .

5. Внутреннюю энергию можно увеличить, если... .

VII. Домашнее задание

1. Проработать соответствующий раздел учебника.

2. Выполнить № 3.1,416-Г из сборника задач под редакцией И. М. Гельфгата.

____________________________________________________________________

*Пишінська Валентина Анатольевна - учитель физики Новогребельської общеобразовательной школы Жашковской районного совета, высшая категория