Презентация "Первое начало термодинамики" 10 класс

Вечный двигатель - воображаемое устройство, способное бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов

• Одна из древнейших конструкций вечного двигателя

• Конструкция вечного двигателя, основанного на законе Архимеда

Проблема:

• Почему невозможно создать вечный двигатель?

Размышляем!

• Задание группам:
• обсудить какие ключевые понятия необходимы для разрешения данной проблемы?
• Время обсуждения – 1 мин.

• Проблема: Почему невозможно создать вечный двигатель?

• Ключевые понятия:
• Внутренняя энергия системы
• Способы изменения внутренней энергии
• Работа системы
• Количество теплоты

• Первый закон термодинамики

• Учебная задача: установить связь между энергетическими характеристиками термодинамической системы - внутренней энергией, работой газа и количеством теплоты

Первое начало термодинамики:

• Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты переданного системе:
• ∆U = А + Q
• Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами:
• Q = ∆U + А

Характер изменения внутренней энергии ∆U системы

• ∆U = U2 – U1 = ± А ± Q

• Знаки «+» относятся к случаям, когда система приобретает энергию из вне.

• Знаки «-» относятся к случаям, когда энергия поступает от системы к окружающим телам.

∆U = ± А ± Q

• ∆U = А + Q

• ∆U = - А - Q

• ∆U

• A

• Q

• ∆U = А - Q

Разрешение проблемы:

• Q = ∆U + А
• А = Q - ∆U
• Любая машина может совершать работу A над внешними телами только за счет изменения внутренней энергии ∆U или получения извне некоторого количества теплоты Q

Разрешение проблемы:

• Если к системе не поступает тепло (Q = 0), то работа над внешними телами согласно формуле А = Q - ∆U
• может быть совершена только за счет убыли внутренней энергии: А = -∆U. После того как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать. Поэтому из первого закона термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя.

Внутренняя энергия

• Внутренняя энергия ΔU, основное понятие термодинамики, зависит от температуры и объема.

• Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре:

Работа системы

• Работа внешней силы, изменяющей при постоянном давлении объем газа на ∆V, равна А = -p(V2 – V1) = -p∆V.

• Работа газа (силы давления газа) А = p(V2 – V1) = p∆V

• Где p – давление газа

Количество теплоты

• Количественная мера изменения внутренней энергии без совершения работы, при теплообмене (теплопроводность, конвекция, излучение)

• Внутренняя энергия тела меняется при нагревании и охлаждении, при парообразовании и конденсации, при плавлении и кристаллизации. Во всех случаях телу передается или от него отнимается некоторое количество теплоты.

Первичное закрепление темы «Первое начало термодинамики» №1.Газ в сосуде сжали, совершив работу 25 Дж. Внутренняя энергия газа при этом увеличилась на 30 Дж. Следовательно

• Q=ΔU-A

• газ получил извне количество теплоты, равное 5 Дж
• газ получил извне количество теплоты, равное 55 Дж
• газ отдал окружающей среде количество теплоты, равное 5 Дж
• газ отдал окружающей среде количество теплоты, равное 55 Дж

№2. В тепловом двигателе газ получил 300 Дж тепла и совершил работу 36 Дж. Как изменилась внутренняя энергия газа?

• уменьшилась на 264 Дж
• уменьшилась на 336 Дж
• увеличилась на 264 Дж
• увеличилась на 336 Дж

№3. Чему равно изменение внутренней энергии газа, если ему передано количество теплоты 300 Дж и внешние силы совершили работу 500 Дж?

• -200Дж
• 00 Дж
• 800Дж
• -800Дж

№4. Внутренняя энергия гири увеличивается, если

• гирю поднять на 2 м
• гирю нагреть на 2о С
• увеличить скорость гири на 2 м/с
• подвесить гирю на пружине, которая растянется на 2 см

Работа с ЭОР

• Самостоятельная работа на ПК: обучающиеся проходят компьютерный тест «Первое начало термодинамики» (презентация PowerPoint).
• Фронтальная работа с ОМС тестом:
• http://fcior.edu.ru/card/3761/pervoe-nachalo-termodinamiki.html

Домашнее задание

• § 78
• с. 236, Упр. 15 (2, 5)

Попробуйте оценить свою работу на уроке по 10-бальной шкале.

• 1.Как я усвоил материал? - Получил прочные знания, усвоил весь материал - 9 - 10 б - Усвоил новый материал частично - 7 - 8 баллов. - Мало, что понял, необходимо еще поработать - 4 – 5 баллов. 2.Как я работал? Где допустил ошибки? Удовлетворен ли своей работой? - Со всеми заданиями справился сам, удовлетворен своей работой – 9 – 10 б. - Допустил ошибки – 7 – 8 баллов. - Не справился 4 – 6 баллов. 3.Как работала группа? - Дружно, совместно разбирали задания – 9 – 10 баллов. - Работа была вялая, неинтересная, много ошибок – 4 – 5 баллов.

• Спасибо!