Использование блок-схем для обобщения вопросов по термодинамике

Предмет: физика.

Класс: 10-й класс (физико-математический).

Тип урока: интегрированный урок (физика и информатика), обобщение и систематизации знаний.

Цель урока: создание условий для повторения, обобщения и закрепления теоретических знаний и практических умений и навыков учащихся по теме «Молекулярная физика и термодинамика» при помощи блок-схем.

Задачи урока:

• Закрепить теоретические знания и практические умения по физике по теме «Молекулярная физика и термодинамика», используя информатику.
• Способствовать формированию и развитию умений применять законы физики для объяснения процессов, протекающих в окружающем мире, доказывать и обосновывать свою точку зрения.
• Способствовать развитию речи, мышления, сенсорной (восприятие внешнего мира через органы чувств) сферы личности.
• Способствовать формированию и развитию коммуникативных навыков и навыков сотрудничества в процессе работы в группах.
• Способствовать формированию самооценки и критического мышления.

Знания, которые актуализируют и закрепят обучающиеся в ходе урока: основные положения МКТ, первый закон термодинамики, применение закона к изопроцессам.

Умения и навыки, которые актуализируют и закрепят ученики в ходе урока:

• вычислять изменение внутренней энергии вещества при теплопередаче;
• определять характер изопроцесса по графикам в координатах p и V, V и T, p и T;
• описывать преобразование энергии при изменении агрегатного состояния вещества;
• делать выводы на основе данных, представленных графиком
• выдвигать гипотезы для объяснения предъявленных фактов.

Необходимое оборудование и материалы: компьютер, проектор, интерактивная доска Smart, документ - камера.

Форма проведения занятия: урок с использованием ИКТ.

Обоснование, почему данную тему оптимально изучать с использованием мультимедиа:

• Воспроизведение материала на большом экране доступно для восприятия всего
• класса.
• Воспроизведение вопросов с экрана зрительно воспринимается лучше, есть возможность осмысления вопросов за разное время.
• В презентацию введена дополнительная информация, которой нет в учебнике.
• Экономия времени учителя для воспроизведения материала.

Ход урока

1. Организационный этап

2. Мотивационный этап

В начале занятия повторим следующие вопросы:

Термодинамические макропараметры величины характеризующие все макроскопическое тело в целом - это …. (Величины, характеризующие состояние термодинамической системы без учета молекулярного строения тел, называют макроскопическими(термодинамическими) параметрами р VТ)
1. Что такое изопроцесс? (Процесс изменения состояние термодинамической системы при постоянном одном параметре)
2. Перечислить изопроцессы. Какие параметры не меняются?
   (Изотермический - T-const
   Изобарный-p - const
   Изохорный- V- const)
3. Что происходит с двумя другими параметрами. (они меняются в зависимости друг от друга)
4. Какой фундаментальный закон вы знаете? (Уравнение М-К теории газа)
5. Как называется закон сохранения энергии в термодинамике? (Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе. ΔU=А+Q
   C учетом А`= - А можно записать Q= ΔU + А` Количество теплоты переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами)

3. Актуализация опорных знаний

Поработаем с параметрами изопроцессов.

Перед вами таблица, над которой мы работали, изучая изопроцессы, на ней изображены графики процессов. Наша задача сформулировать первый закон термодинамики для различных процессов. Делать мы будем это с помощью блок-схемы. Это даст нам наглядный образ и облегчит понимание закона.

Введем обозначение:

• ΔU - изменение внутренней энергии;
• Q - количество теплоты;
• А - работа;

Термодинамическую систему изображаем прямоугольником, а направление процесса - стрелками.

Например, изотермическое расширение

ΔU =0 т.к. процесс изотермический, значит температура не меняется.

Формула закона выглядит следующим образом: Q= А

При изотермическом расширении вся переданная системе теплота идет на совершение газом работы.

Ваша задача изобразить блок-схему, написать формулу первого закона термодинамики для данных процессов. На заполнение таблицы отводится 10 минут. Работаем парами, а затем проверяем ваши записи через документ-камеру.

Таблица изопроцессов

4. Углубление в тему

Одним из параметров, входящих в формулу первого закона термодинамики является работа.

Какой формулой определяется работа? (А=p·ΔV)

В каких координатах можно графически вычислить работу? (p, V).

Значит площадь под графиком в координатах p,V это и есть работа совершенная газом. В нашей таблице представлены графики работы газа.

Величина работы зависит от того, каким путем совершается переход из начального состояния в конечное.

На картинке изображены пути перехода из состояния (1) в состояние (2). Во всех трех случаях газ совершает разную работу, равную площади под графиком процесса.

Вычислим для каждого случая работу и сравним полученные результаты.

2. В следующим задании определить знак работы газа при переходах из состояний 1,2,3 в конечное состояние и характер его теплообмена с окружающей средой.

3. Используя данные схемы сформулировать первый закон термодинамики

4. Какую работу - положительную или отрицательную - совершает газ за один цикл.

На каких участках количество теплоты поглощается, отдается?

Работа равна площади фигуры ограниченной графиком процесса, осью 0Vи прямыми V (2), V(1,3). Площадь S (1,2)<S (2,3).

Следовательно А (1,2) <А (2,3)

Газ за один цикл совершает положительную работу.

Газ поглощает количество теплоты на участке 2-3 при (расширении)

И отдает количество теплоты при сжатии участок 1-2

Отдает теплоту (охлаждается) при постоянном объеме участок 3-5. Используя график сравните работы циклов А(1,2) и А(3,4)

A₃₄ = P·ΔV = 0.5 · 10⁵Па · (3-1) ·10ˉ³м³ = 100Дж

А₁₂ = Р· ΔV= 1· 10⁵Па ·(2-1) · 10ˉ³м³ = 100 Дж

S₁₂ = S ₃₄

4. Итоги урока, рефлексия

На уроке были повторены основные понятия и формулы термодинамики, а также обобщение материала и углубление в тему мы с вами провели, решая интересные задачи.

Домашнее задание

Решить следующие задачи

1. Один моль идеального газа участвует в процессе 1-2, график которого изображен на VT-диаграмме. Определите для этого процесса отношение изменения внутренней энергии газа к величине сообщенного газу количества теплоты.

2. В сосуде объёмом V = 0,02 м³ с жёсткими стенками находится одноатомный газ при атмосферном давлении. В крышке сосуда имеется отверстие площадью S, заткнутое пробкой. Максимальная сила трения покоя F пробки о края отверстия равна 100 Н. Пробка выскакивает, если газу передать количество теплоты не менее 15 кДж. Определите значение S, полагая газ идеальным, массой пробки пренебречь.