Интегрированный урок «Применение первого закона термодинамики к изопроцессам» (10 класс)

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

А вы знаете, что бывают серебристые облака?

Сегодня я расскажу вам что такое серебристые облака, мы узнаем какое отношение имеют облака к I закону термодинамики. Тема урока: «Применение I закона термодинамики к изопроцессам. » (Слайд 1)

ответы учащихся

В начале вспомним то, что изучали на прошлых уроках. Вам будут представлены утверждения. Ваша задача – оценить их справедливость. Будете использовать карточки, которые есть на вашем столе. Если вы согласны с утверждением, то показываете мне карточку зеленой стороной, если не согласны – белой. Задание понятно? (Слайд 2)

Внутренняя энергия газа зависит от температуры газа.

Газ может совершать работу при любых происходящих с ним процессах.

При изобарном расширении газ совершает большую работу, чем при изотермическом.

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и работу внешних сил.

Изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе.

Кто верно ответил на все вопросы?

Нет, при изохорном процессе газ работу не совершает.

Да, это можно объяснить с помощью графика

Нет, количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы самой системы над внешними телами.

Да, это первый закон термодинамики

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

Мы вспомнили первый закон термодинамики, внутреннюю энергию и работу идеального газа.

(Слайд 3)

С помощью первого закона термодинамики можно делать заключения о характере протекания различных процессов. Мы знаем три изопроцесса. Назовите их.

Для того чтобы сказать как применяется закон к конкретному изопроцессу, надо проанализировать как изменяется внутренняя энергия при этом процессе, какая работа при этом совершается.

Сейчас каждая группа попробует применить первый закон термодинамики к одному из процессов. (Слайд 4).

Заполните соответствующую строчку таблицы. (Приложение 1)

Давайте посмотрим, как справились с заданием.

(Слайды 5,6,7)

ответы: изотермический, изобарный, изохорный

работа с таблицей

отвечает ученик от группы, остальные поправляют, дополняют, заполняют свою таблицу.

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

Рассмотрим процесс, который идет без теплообмена с окружающей средой. Такой процесс называется адиабатным. (Слайд 8)

Количество теплоты, полученное системой равно 0. Q=0 график адиабаты так же как и изотерма – кривая линия, но гораздо круче.

При адиабатном сжатии получаем ΔU=Авнеш

Авнеш>0, ΔU>0

внутренняя энергия возрастает, газ нагревается

при адиабатном расширении получается обратный эффект. Газ сам совершает работу. Т.к. дополнительного поступления теплоты нет, то внутренняя энергия тратится на совершение работы газом, т.е. уменьшается. Газ охлаждается.

В реальных процессах полной теплоизоляции достичь очень трудно, но в ряде случаев можно считать процессы близкими к адиабатным. Если процесс происходит очень быстро, то система не успевает обменяться теплом с окружающей средой.

Такой процесс происходят в дизельном двигателе. (Слайд 9 - видеоролик)

Адиабатный процесс встречается и в природе. Именно с адиабатным процессом связано образование облаков.

Посмотрите, какие разные облака изображены на картинах Левитана. (Слайд 10)

Еще в природоведении вы говорили о круговороте воды в природе. (Слайд 11)

Рассмотрим процесс образования облака. (Слайд 12)

Масса достаточно влажного воздуха поднимается вверх. Почему воздух поднимается вверх?

Поднимающийся вверх воздух будет охлаждаться (адиабатное расширение, т.к. воздух поднимается относительно быстро)

Воздух охладится настолько, что начинается конденсация водяных паров.

Поступающий снизу воздух способствует вертикальному развитию облака

Какие вы знаете облака? (Слайд 13)

Физика образования облаков сложная, какое это будет облако зависит и от температуры, и от влажности воздуха, от рельефа местности и т.д.

Мы с вами обладаем уникальной возможностью увидеть самые высокие облака – серебристые. (Слайд 14) Эти облака наблюдаются только летом и только на средних широтах на высоте 80 км над землей. Эти облака светятся под лучами солнца, опустившегося за горизонт или ещё не поднявшегося из-за горизонта.

Так какое отношение имеет первый закон термодинамики к облакам? Какой процесс приводит к образованию облака

слушают, делают записи, задают уточняющие вопросы, заполняют таблицу

конвекция, поток воздуха может встретить горы или другие возвышения, взаимодействие теплых и холодных фронтов

кучевые, перистые: внешний вид, высота,

ответы учащихся

Деятельность педагога

Деятельность учащихся

Давайте проверим, чему вы научились на уроке, решая практические задачи.

Задачи для фронтального решения (устно) (Слайды 15,16,17):

При изотермическом расширении идеальным газом совершена работа 15 кДж. Какое количество теплоты сообщено газу?

В закрытом баллоне находится газ. При охлаждении его внутренняя энергия уменьшилась на 500 Дж. Какое количество теплоты отдал газ? Совершил ли он работу?

Быстрый подъем воздушных масс определенной влажности приводит к образованию облака. Как при этом изменяется внутренняя энергия?

Дополнительные задачи (Слайды 18,19):

Для получения газированной воды через воду пропускают сжатый углекислый газ. Почему температура воды при этом понижается?

Вычислите изменение внутренней энергии кислорода массой 0,5 кг при изохорном повышении его температуры на 15 0С.

Q=15 кДж

Q=500 Дж, А=0

при адиабатном расширении газа его внутренняя энергия уменьшается, газ охлаждается

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Сделать качественную оценку выполнения заданий

Домашнее задание:

§79

Закончить таблицу;

привести примеры адиабатных процессов в природе и технике.

Записывают домашнее задание