«Первый закон термодинамики и их применение различным изопроцессам»

10 класс

Тема: «Термодинамиканың беренче законы һәм аны төрле изопроцессларга карата куллану»

Максат: Укучыларның өйрәнелә торган тема буенча белемнәрен актуальләштерү; термодинамиканың беренче законы - җылылык күренешләренә карата энергия әверелешләре һәм саклану законын үзләштерүләренә ирешү;

Фактларны чагыштыру юлы белән укучыларның белем һәм күнекмәләрен камилләштерү һәм системага салу;

Термодинамиканың законнарының тормыш-көнкүрештәге әһәмиятен билгеләү; биология, технология фәннәре белән үзара бәйләнешен күрсәтү; укыту эшчәнлегенең уңай мотивациясен булдыру.

Җиһазлау: презентация

Дәрес барышы.

I.Үзлектән эш методы белән өй эшләрен тикшерү

Вариант 1

1. Җисемнең эчке энергиясе дип нәрсә атала?

2. Газның эшен табу формуласы.

3. Бератомлы идеаль газның эчке энергиясе нинди зурлыкларга бәйле?

4. 3PV/2 формуласы белән нинди физик зурлык табыла?

5. Даими басымы 105 Па булган газның күләме 20 дм³ ка артты.Бу вакытта газ эш башкара, һәм ул нәрсәгә тигез?

Вариант 2

1. Җылылык микъдары дип нәрсә атала?

2. Эчке энергия табу формуласы.

3. Газның эше кайчан уңай, кайчан тискәре санала?

4. 3uRT/2 формуласы белән нинди физик зурлык табыла?

5. Әгәр газның басымы 100 к Па, тышкы көчләр газны 0,3 м³ тан 0.1 м³ ка кысканда газ нинди эш башкара?

II. Яңа материалны үзләштерү.

XIX гасыр урталарында күп санлы тәҗрибәләр механик энергиянең бервакытта да эзсез югалмавын исбатладылар. Чүкеч кургаш кисәгенә бәрелгәч, җылына. Ышкылу көчләре җисемне тоткарлап җылыта. Кулны кулга ышкып җылына һ.б.

Моннан күзәтүләр һәм тәҗрибәләр аша энергия саклану законы әйтелә:

Табигатьтә энергия юктан бар булмый һәм юкка да чыкмый: энергия микъдары даими, ул бары тик бер формадан икенче формага гына күчә.

Бу закон табигатьтәгә барлык күренешләр белән идарә итә һәм аларны бербөтен итеп бәйли. Бу закон абсолют төгәл үтәлә.

Җылылык күренешләренә карата энергия саклану һәм әверелү законы термодинамиканың беренче законы дип атала. Әлеге законның формуласы катлаулы, шуңа күрә ул гади мисалларда аңлаешлы булыр. Кеше авыраган вакытта аның температурасы күтәрелә, һәм эчке энергиясе арта. Температурасын төшерү һәм тирләү өчен ул дарулар эчә. Җылылык микъдары тискәре була, чөнки җылылык бирелә. Температура нормальләшә. Юкка гына бу законны XIX гасыр уртасында белеме буенча табиб булган немец галиме Р. Майер тарафыннын ачылмаган. Берүк вакытта шундый ук нәтиҗә инглиз галим Д. Джоуль тарафыннан ачылган һәм немец галиме Г. Гельмгольц хезмәтләрендә шактый төгәл әйтелеше бирелгән.

Гомуми очракта, ситема бер халәттән икенче халәткә күчкәндә, эчке энергия бер үк вакытта эш башкару исәбенә дә, шулай ук җылылык күчү исәбенә дә үзгәрә. Термодинамиканың беренче законы нәкъ менә шундый гомуми очраклар өчен әйтелә дә:

Система бер халәттән икенче халәткә күчкән вакытта эчке энергия үзгәреше тышкы көчләрнең эше белән системага бирелгән җылылык микъдары суммасына тигез:

U=A+Q

Әгәр система изоляцияләнгән булса, аңарда эш башкарылмый (А=0) һәм ул әйләнә-тирәдәге җисемнәр белән җылы алмашмый (Q=0).Бу очракта U=U₂-U₁=0 яки U₁=U₂ була. Изоляцияләнгән системаның эчке энергиясе үзгәрешсез кала (саклана). Еш кына тышкы җисемнәрнең система белән башкарган А эше урынына системаның тышкы җисемнәр белән башкарган А^I эшен карыйлар. А^I = -A , булгач: Q= U+A^I

Термодинамиканың беренче законыннан, ягулык яки нинди дә булса башка материал тотмыйча гына, чикләнмәгән күләмдә эш башкарырга сәләтле җайланма - мәңгелек двигатель төзеп булмый. 1775нче елда Француз фәннәр академиясе мәңгелек двигатель проектларын карауны туктатырга дип белдерә.

Физкультминутка

Изохор процесс. Изохор процесста газның күләме үзгәрми, һәм шуңа күрә газның эше нульгә тигез була.

U=Q

Әгәр газ җылынса, ул вакытта Q>0 һәм U>0 була, газның эчке энергиясе арта. Газ суынганда, Q<0 һәм U=U₂-U₁<0 була, эчке энергия үзгәреше тискшре һәм газның эчке энергиясе кими.

Изотермик процесс. Изотермик процесста (T=const) идеаль газның эчке энергиясе үзгәрми, газга бирелгән барлык җылылык микъдары эш башкаруга китә:

Q=A^I

Әгәр газ җылылк алса (Q>0), ул уңай эш башкара (A^I>0). Киресенчә, әгәр газ әйләнә-тирәгә (термостатка) җылылык бирсә, ул вакытта Q<0 һәм A^I<0. Соңгы очракта тышкы көчләрнең газга карата башкарган эше уңай.

Изобар процесс. Изобар процесста газга бирелә торган җылылык микъдары аның эчке энергиясен үзгәртүгә һәм даими басым астында эш башкаруга китә:

Q= U+A^I= U+p V.

Адиабатик процесс. Җылы изоляцияләнгән процессны адиабат процесс дип атыйлар.Адиабат процесста Q=0 һәм U=A+Q тигезләмәсе буенча эчке энергия үзгәреше бары тик эш башкару исәбенә генә бара:

U=A.

Система белән уңай эш башкарганда, мәсәлән, газны кысканда, системаның эчке энергиясе арта, бу исә газ температурасының күтәрелүен аңлата. Киресенчә, киңәйгәндә газ үзе уңай эш башкара (A^I>0), аның эчке энергиясе кими - газ суына.

Тиз кысканда һаваның җылынуы Дизель двигательләрендә кулланылыш тапты. (Дизель двигателенең төзелеше һәм өстенлеге аңлатыла)

Йомык системада җылылык алмашу. Төрле температуралы берничә җисемнән торга система эчендәге җылы алмашу, мәсәлән, савыттагы су белә суга тшерелгән кызган тимер шар арасындагы җылы алмашуны тикшерәбез. Система әйләнә-тирәдәге җисемнәрдән тиешенчә изоляцияләнгән һәм аның эчке энергиясе үзгәрми (йомык система) дип саныйбыз. Ул вакытта система эчендәге җылылык тигезләнеше барлыкка килгәнче, әлеге җисем алган яки биргән җылылык микъдарына тигез була: U_i=Q_i.

Q₁+Q₂+Q₃+…=0

Бу тигезләмә җылылык балансы тигезләмәсе дип йөртелә.

III. Белемнәрне ныгыту.

1. Дәреслектән 15 нче күнегү (7)

2. Дәреслектән 15 нче күнегү (8)

3. Температурасы 20⁰С ка артканда 200 г гелийның эчке энергиясе күпмегә үзгәрә?

IV. Йомгаклау.

№

Изопроцессның исеме

Даими зурлык

Зурлыкның үзгәрүе

Термодинамиканың I нче законы-ның язылышы

Физик мәгънәсе

P,V кү-чәрендә графигы

1

Изотермик

T=const

ΔT=0 ΔU=0

Q=A Q=-A'

Газга бирелгән барлык җылылык микъдары эш башкаруга китә

2

Изобарик

3

Адиобатик

4

Изохорик

V. Өйгә эш. § 78.79 өйрәнергә, 15 нче күнегү (2,6)

VI. Рефлексия.

- Бүген нинди тема үттек?

- Энергия саклану законы ничек әйтелә?

- Термодинамиканың беренче законы ничек әйтелә?

- Теманың кайсы өлешен авыррырак үзләштердегез?