План-конспект урока по физике. Тема: Работа в термодинамике
Цель урока: вывести формулу для определения работы расширяющегося газа при постоянном давлении, познакомить учащихся с геометрической интерпретацией работы для изобарного процесса и в случае, когда Р‡соnst
Ход урока
Проверка домашнего задания методом фронтального опроса
1. Что изучает термодинамика?
2. Что называется внутренней энергией? Может ли тело обладать внутренней энергией, но не иметь механической энергии? Может ли тело обладать механической энергией, но не иметь внутренней энергии?
3. Приведите
4. Приведите примеры превращения внутренней энергии в механическую энергию.
5. Каким образом можно рассчитать внутреннюю энергию идеального одноатомного газа?
6. От каких физических величин зависит внутренняя энергия одноатомного идеального газа?
7. От каких физических параметров зависит внутренняя энергия реального газа?
Изучение нового материала
Историческая справка.
1 М.В. Ломоносов, проведя стройные рассуждения и простые опыты, пришел к выводу, что «причина теплоты состоит во внутреннем движении частиц связанной материи… Весьма известно, что тепло возбуждается движением: руки от взаимного трения согреваются, дерево загорается, искры вылетают при ударе кремнием о сталь, железо накаливается при ковании его частиц сильными ударами»
2 Б. Румфорд, работая на заводе по изготовлению пушек, заметил, что при сверлении пушечного ствола он сильно нагревается. Например, он помещал металлический цилиндр массой около 50 кг в ящик с водой и, сверля цилиндр сверлом, доводил воду в ящике до кипения за 2.5часа.
3 Дэви в 1799 году осуществил интересный опыт. Два куска льда при трении одного о другой начали таять и превращаться в воду.
4 Корабельный врач Роберт Майер в 1840 году во время плавания на остров Яву заметил, что после шторма вода в море всегда теплее, чем до него.
Беседа по вопросам
1. Почему от вращающегося точильного камня летят искры, если прижать к нему кусок стали?
2. Как надо опускаться по гимнастическому канату, чтобы не поранить ладони? Почему?
3. Почему метеориты, влетающие с большими скоростями в атмосферу Земли, обычно сгорают, не достигнув ее поверхности?
4. Как объяснить кажущееся исчезновение кинетической энергии вагона, движущегося по инерции, при его остановке вследствие трения?
Проблемный эксперимент
1. 
На дно прибора «Воздушное огниво» положите небольшой кусочек ваты (или тополиного пуха), слегка смочите эфиром. Резко ударьте по ручке поршня. Наблюдаем вспышку паров эфира. Почему произошло воспламенение паров эфира7
2. Толстостенный стеклянный сосуд с широким горлом и тубусом плотно закройте резиновой пробкой, через которую введите внутрь датчик от электрического термометра. Тубус соедините с ручным насосом. Накачайте насосом воздух и наблюдайте за повышением температуры в сосуде.
Вывод формулы для работы газа при расширении; связь между работой газа и работой, совершенной внешними телами над газом.
Aʹ= P· ΔV — работа газа при расширении
A = — P ΔV – работа внешних тел над газом
Особенности использования формулы при решении задач
А) при расширении газа: Aʹ> 0; A< 0; Б) при сжатии газа: А> 0; Аʹ< 0;
Геометрическое истолкование работы P A= (p₁ +p₂) (V₂ — V₁)/2
Р изобара p1 d
P P2
Aʹ=P ΔV P2 c
V1 V2 V V1 V2 V
Для изобарного процесса работа выражается Для изотермического процесса работа газа
площадью заштрихованного прямоугольника выражается площадью заштрихованной фигуры
Для изохорного процесса ( V = const) Aʹ = 0, так как не происходит
изменения объема газа.
Закрепление изученного материала
Задача. В двух цилиндрах под подвижным поршнем находятся водород и кислород. Сравнить работу, которую совершают эти газы при изобарном нагревании, если их массы, а также начальные и конечные температуры равны.
Решение. Аʹ₁ = P·ΔV = m R ΔT/M₁ ; Aʹ₂= m R ΔT/M₂; A₁/A₂ = M₂/M₁
Aʹ₁/Aʹ₂ = 32·10-3/2́·10-3= 16
Подведем итоги урока.
Домашнее задание: §78, упр. 15 № 2
(1 votes, average: 5,00 out of 5)