Первый закон термодинамики (8 класс)

План конспект урока физики в 8 классе на тему:

«ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ»

Цель: Обеспечить усвоение новых физических понятий.

Задачи:

Обучающая: Ознакомить учащихся с первым законом термодинамики;

Развивающая: Развитие самоанализа и интереса к изучаемому предмету;

Воспитательная: Воспитание любознательности и научно-познавательной деятельности, коммуникативных качеств личности.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Организация познавательной деятельности учащихся.

• Проверка знаний учащихся по пройденному материалу;

• Сообщение темы, цели и задач урока;

• Изучение нового материала;

• Обобщение и систематизация знаний.

  3. Рефлексивно-оценочный этап.

  4. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания.

Ход урока.

1. Организационный момент (3-5 минут).

Приветствие учащихся, заполнение журнала, проверка готовности учащихся.

2. Организация познавательной деятельности учащихся (20-25 минут).

Сообщение темы, цели и задач урока

Проверка ранее изученной темы:

Опрос учащихся по ранее изученному параграфу + формулы.

Изучение нового материала:

Нам известно, что в механике закон сохранения и превращения энергии выполняется для изолированных систем. При этом уменьшение механической энергии всегда в точности равно увеличению внутренней энергии системы, а полная энергия ее при этом остается постоянной.

В применении к тепловым явлениям этот закон рассматривают в разделе физики, называемом термодинамикой. Основу термодинамики составляют два закона, которые чаще называют началами термодинамики.

Вспомним проведенный нами опыт по нагреванию газа, находящегося в цилиндре с подвижным поршнем. За счет подводимого к цилиндру с газом количества теплоты увеличивается внутренняя энергия газа (U) и совершается работа (А) по подъему поршня.

Результат этого опыта математически выражают следующим образом:

Q = U + А.

Это соотношение и представляет собой запись первого закона термодинамики, который можно сформулировать в следующем виде:

</ Количество теплоты, сообщенное системе, идет на изменение ее внутренней энергии U и на работу А, которую система совершает над внешними телами.

Знак работы А и количества теплоты Q природой не определен, он предоставляется исследователю. Однако принято следующее правило знаков: теплота Q считается положительной, если она передается системе, т.е. газу. Работа А считается положительной, если работу совершает система (когда объем газа увеличивается).

Возможны случаи, когда одна из величин равна нулю. Например, если система не совершает работу (т. е. А = 0), то вся полученная теплота расходуется на изменение внутренней энергии системы. Тогда: Q = U.

Если же теплота извне не подводится, т.е. Q = 0, то A = -U.

Это означает, что работа совершается над системой внешними силами.

Первый закон термодинамики носит всеобщий характер и применим к любым без исключения явлениям природы.

Исторически установление первого закона термодинамики было связано с неудачами по созданию "вечных" двигателей первого рода. Так в термодинамике называют машины, которые бесконечно долго совершали бы работу без потребления теплоты извне и без каких-либо изменений внутри самой машины (системы). Но если количество теплоты к системе не подводится, т.е. Q = 0, то А = -AU. Это означает, что работа может совершаться лишь за счет уменьшения внутренней энергии системы.

После того, как запас энергии окажется исчерпанным, машина перестает работать. Это означает, что если внутренняя энергия системы тел не изменяется (т.е. AU=0), то никакая механическая работа при этом не совершается (т.е. А = 0). Следовательно, невозможно создать такое устройство, которое бесконечно долго совершало бы работу без затраты энергии. Другими словами, невозможно создать вечный двигатель первого рода.

Любая машина может совершать работу над внешними телами только за счет получения извне некоторого количества теплоты или уменьшения ее внутренней энергии.

Невозможность создания вечного двигателя первого рода подтверждает справедливость первого закона термодинамики, согласно которому А = Q - U.

Проверка изученного материала:

1. Как формулируется первый закон термодинамики? Напишите его математическое выражение.

2. В чем заключается всеобщность характера первого закона термодинамики? Приведите примеры.

3. Может ли система совершить работу, не получив при этом энергию извне путем теплообмена?

4. Газ, расширяясь, совершил работу. Предположим, что система теплоизолирована. Изменится ли температура газа? Ответ обоснуйте.

5. Приведите примеры известных вам термодинамических процессов.

3. Рефлексивно-оценочный этап (3-5 минут).

Сообщение учащимися о полученных оценках, с рабочими комментариями, делается замечания об их работе на уроке.

4. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания (3-5 минут).

Подводятся итоги урока, задается задание на дом: §стр. 82-87