План-конспект урока по физике. Тема: Первый закон термодинамики
Цель урока: сформулировать закон сохранения энергии, распространенный на тепловые явления, привести данные об истории открытия закона, развивать умение решения задач с использованием закона сохранения энергии для тепловых процессов.
Ход урока
Проверка домашнего задания методом выполнения самостоятельной работы
Вариант – 1
1. Что называют внутренней энергией тела?
2. Формула для вычисления работы газа.
3. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа от каких величин находится в зависимости?
4.
5. При постоянном давлении 105 Па объем воздуха, находящийся в квартире, увеличился на 20дм³. Газ при этом совершил работу, найти чему она равна? ( 2 кДж)
Вариант – 2
1. Что называется количеством теплоты?
2. Запишите формулу для расчета внутренней энергии.
3. Когда работа газа считается положительной, а в когда – отрицательной?
4. Какая физическая величина вычисляется по формуле 3 γ RT/2?
5. Какую работу совершают внешние силы при сжатии газа от 0,3 м³ до 0,1 м³, если давление при этом остается неизменным и равным 100 кПа? (20 кДж)
Обсуждение вопросов
1.Как вычислить количество теплоты, нужное для нагревания тел на определенную температуру?
2.Что называется удельной теплоемкостью?
3. Как вычислить количество теплоты, нужное для превращения жидкости массой m, взятой при температуре кипения, в пар?
4. Какая величина является удельной теплотой парообразования? Конденсации?
5. Какую формулу применяют для расчета количества теплоты, нужного для того, чтобы расплавить кристаллическое тело массой m, взятое при температуре плавления.
6. Какая величина является удельной теплотой плавления?
7. В каких случаях в формулах используется знак минус ( — )?
Изучение нового материала
1. Историческая справка
В середине 19 века на основе работ, выполненных несколькими учеными (независимо друг от друга) был сформулирован закон сохранения энергии для тепловых процессов. Этот закон, позднее, получил название: «Первого закона термодинамики». Немецкий ученый Р. Майер выдвинул теоретические предпосылки закона. Английский физик Д. Джоуль провел его опытные обоснования и измерения. Немецкий ученый Г. Гельмгольц получил математическую формулу закона, обобщил и распространил, полученные результаты на все явления природы.
2. Формулировка 1-го закона термодинамики для случаев, если:
а) работа совершается над газом: ΔU = Q + A;
б) работу совершает газ: ΔU = Q – A;
3. Объяснение невозможности создания вечного двигателя.
Если Q = 0; то ΔU = — A или — ΔU = A. То есть двигатель перестанет работать, если будет исчерпан весь запас внутренней энергии . Первый закон термодинамики объясняет теоретическую невозможность создания вечного двигателя. Но еще до открытия этого закона многовековая практика привела ученых к выводу: нельзя совершать работу без затраты внешней энергии.
Так еще Леонардо да Винчи писал: «О, искатели постоянного двигателя, сколько пустых проектов создали вы в подобных поисках».
В 1775 году Французская академия наук заявила: « Построение вечного двигателя абсолютно невозможно», — и перестала рассматривать любые проекты вечных двигателей.
Закрепление изученного материала
Задача. Чему равна работа, совершенная газом, взятым в количестве 2моль, если нагревание его на 50 К происходит при V = соnst? Изменилась ли его внутренняя энергия при этом?
Решение. Aʹ= P ΔV = m К ΔT/M = γ RΔT; Aʹ = 2·8,31·50 = 831 (Дж)
ΔU = 3 m RΔT/2 M = 3γ RΔT/2 ΔU = 1246 (Дж)
Q = ΔU + Aʹ Q = 2077 (Дж)
Подведем итоги урока.
Домашнее задание: §80, упр. 15 №3, 11.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)