Первый закон термодинамики. Работа газа и пара при расширении.

0
20
информатика

Цель: сформулировать I закон термодинамики. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Ход урока

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.

Нагревание тела может происходить без сообщения ему какого-либо количе­ства теплоты, а только за счет совершения работы.

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

U = A + Q

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?

Домашнее задание

§ 1920 Задачи из задачника Рымкевич. А.П.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь