Тема: Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия.

Способы изменения внутренней энергии тела

Цель урока: Применение закона сохранения и превращения энергии для объяснения тепловых явлений.

Ход урока

1.Организационный момент. Мотивация учебной деятельности.

Вступление: Мы ищем некий порядок в этом мире. Но есть ли он? Нужен ли он? Жизнь творит порядок, но порядок не творит жизни (Антуан де Сент - Экзюпери).

Природой привыкли мы называть

мильярды, мильярды, мильярды

частиц, не устающих играть

в мириады мильярдных бильярдов.

По каким правилам идет эта вселенская игра?

2.Изучение нового материала.

Вопрос №1: Как устроено вещество? В чем различие строения тел находящихся в разных агрегатных состояниях?

Ответ: Вещество состоит из молекул и промежутков между ними. Молекулы находятся в непрерывном движении. Различие строения вещества находящегося в разных агрегатных состояниях объясняется характером расположения и движения молекул. Молекулы тела находящегося в твердом состоянии колеблются около положения равновесия. Молекулы тела находящегося в жидком состоянии колеблются около положения равновесия и время от времени совершают перескоки с места на место. Молекулы тела находящегося в газообразном состоянии движутся непрерывно и беспорядочно, сталкиваясь, они изменяют скорость и направление своего движения и вновь продолжают свое движение до следующего соударения. Молекулы в газах находятся на таких расстояниях, на которых притяжение между молекулами пренебрежимо мало, в отличие от газов и твердых тел.

Вопрос №2: Что происходит с телом, если скорость движения молекул тела изменяется?

Ответ: При увеличении скорости движения молекул, из которых состоит тело, его температура повышается, а при замедлении движения молекул, температура тела понижается. При постепенном непрерывном нагревании твердого тела, оно плавится, то есть превращается в жидкость. При дальнейшем нагревании жидкости, она превращается в пар.

Вопрос №3: В чем отличие движения молекул тела от движения тела, состоящего из молекул?

Ответ: Молекулы тела, движутся беспорядочно и непрерывно, а тело, и соответственно молекулы тела, движутся упорядоченно. Беспорядочное движение молекул тела называется тепловым движением. Механическое движение тела - это упорядоченное движение молекул составляющих тело.

Вопрос №4: Любое явление природы сопровождается изменением энергии. Тело, поднятое на некоторую высоту, обладает потенциальной энергией. При падении потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию. При ударе тела о поверхность оно останавливается. Куда делась кинетическая энергия?

Опыт №1: При падении теннисного мяча, возникает последовательность отскоков и падений. После каждого удара о поверхность стола мячик отскакивает каждый раз на все меньшую высоту. Куда делась энергия теннисного шарика?

Вывод: Энергия теннисного мячика была передана столу, воздуху самому теннисному мячику.

Вопрос №5: Но ведь ни кинетическая энергия стола, ни его потенциальная энергия не изменились. Куда же тогда делась энергия?

Опыт №2: Проводим аналогичный опыт. Молотком ударяем по железному предмету (например, гвоздь). Предмет деформируется и нагревается.

Вывод: Механическая энергия превратилась в другую форму энергии. В результате ударов температура тела увеличилась, то есть изменилась кинетическая энергия молекул тела. Также в результате ударов изменилась форма тела, то есть изменилась потенциальная энергия молекул тела.

Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела.

Опыт №3: Опускаем предмет (гвоздь) в сосуд с горячей водой. Гвоздь нагрелся. Что произошло с гвоздем? Водой? Как изменилась их энергия? Почему?

Вывод: Внутренняя энергия гвоздя увеличилась за счет уменьшения внутренней энергии горячей воды. Энергия передавалась до тех пор пока не сравнялись температуры гвоздя и воды.

Вопрос №6: В чем отличие способов изменения внутренней энергии гвоздя в этих обоих случаях?

Вывод: В первом случае внутренняя энергия гвоздя была изменена за счет совершения работы. Во втором случае без совершения над телом работы.

Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Вопрос №7: Если тело само будет совершать работу или оно будет иметь температуру выше, чем окружающие тела, то, как изменяется его внутренняя энергия? Как меняется при этом температура тела?

Ответ: При совершении телом работы его внутренняя энергия понижается. При теплопередаче внутренняя энергия более нагретого тела также понижается?

Вопрос №8: Любые физические явления связаны с определенным типом движения. Так и здесь. К тепловым явлениям относятся явления связанные с непрерывным беспорядочным движением молекул. В чем отличие работы от теплопередачи как способов изменения внутренней энергии?

Вывод: При совершении работы над телом упорядоченное движение молекул тела (механическое движение молотка) превращается в беспорядочное движение молекул взаимодействующих тел (молотка и гвоздя). При теплопередаче беспорядочное движение молекул горячей воды передается беспорядочно движущимся молекулам гвоздя.

Вопрос №9: Чем объяснить, что при вколачивании гвоздя его шляпка почти не нагревается, но, когда гвоздь вбит, достаточно нескольких ударов, чтобы шляпка сильно нагрелась?

Ответ: Механическая энергия молотка в первом случае частично превращается во внутреннюю энергию (остальная энергия превращается в кинетическую энергию гвоздя), а во втором - почти целиком.

3.Закрепление изученного материала.

а) Пружина из цинка удерживается в деформированном состоянии с помощью стягивающей её концы нити. Деформированную пружину опустили в серную кислоту, в которой цинк растворился. Исчезла ли потенциальная энергия пружины?

б) Со дня водоема всплыл пузырек газа. За счет чего увеличилась его потенциальная энергия?

в) Со дна водоема всплывает пузырек газа. Совершает ли газ работу?

4.Домашнее задание.

§ 1, 2, 3.