Конспект урока
Физика, 10 класс
Урок 23. Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты
Список вопросов, рассмотренных в уроке: внутренняя энергия; способы изменения внутренней энергии; различные виды теплообмена; уравнение теплового баланса; работа в термодинамике; нахождение численного значения работы в различных тепловых процессах.
Глоссарий по теме
Термодинамическая система представляет собой систему тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией и веществом.
Состояние равновесия — это состояние системы, в которой нет теплообмена между телами, составляющими систему.
Термодинамический процесс — процесс изменения состояния системы, который изменяет параметры системы.
Внутренняя энергия представляет собой сумму кинетической энергии хаотичного теплового движения и потенциальной энергии взаимодействия всех молекул, составляющих тело.
Теплоемкость представляет собой энергию, которая численно равна количеству тепла, которое выделяется или поглощается, когда температура тела изменяется на 1 К.
Теплопередача- это передача энергии от одного тела другому без выполнения работы.
Количество тепла является количественной мерой изменения внутренней энергии во время теплообмена.
Работа в термодинамике — это взаимодействие системы с внешними объектами, в результате чего изменяются параметры системы.
Г.Я. Мякишев., Б. Буховцев., Н. Н. Соцкий. Физика.10. Учебник для образовательных организаций М .: Просвещение, 2017. — С. 243-254.
Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс М.: Дрофа, 2009.- с.75-84
Основное содержание урока
Внутренняя энергия тела — это полная энергия всех молекул, которые его составляют. Внутренняя энергия идеального газа пропорциональна его температуре.
Чтобы изменить внутреннюю энергию вещества, надо сообщить ему некоторое количество тепла или совершить работу.
Работа в термодинамике равна изменению внутренней энергии системы: A = ΔU.
Видео:Количество теплоты | Физика 10 класс #40 | ИнфоурокСкачать
Методическая разработка урока по теме «Количество теплоты»
Методическая разработка урока по теме «Количество теплоты» в 10 классе.
Просмотр содержимого документа
«Методическая разработка урока по теме «Количество теплоты»»
Количество теплоты. Уравнение теплового баланса.
1.Сегодня мы с вами вспомним и обобщим знания по теме «Внутренняя энергия. Количество теплоты». Познакомимся с «Уравнением теплового баланса» и будем решать задачи.
2.Начнем с повторения.
Способы изменения внутренней энергии?
Как меняется внутренняя энергия, когда
а) тело совершает работу;
б) над телом совершают работу?
Мы с вами будем рассматривать теплообмен внутри теплоизолированной системы, состоящей из нескольких тел. В такой системе теплообмен происходит только между телами системы. Через некоторый промежуток времени наступает тепловое равновесие. Устанавливается общая для всех тел системы температура и теплообмен между телами прекращается.
Согласно закону сохранения энергии, количество теплоты, отданное одними телами равно количеству теплоты, полученному другими телами.
Отданное количество теплоты считается отрицательным.
Полученное количество теплоты – положительным.
Если в изолированной системе происходит теплообмен между несколькими телами, то
Это выражение носит название уравнения теплового баланса.
Итак, в каких тепловых процессах тела получают или отдают количество теплоты?
Получают при нагревании, плавлении, парообразовании.
Отдают при охлаждении, кристаллизации, конденсации.
3. Алгоритм решения задач на уравнение теплового баланса.
Записать краткое условие задачи и выразить все величины в СИ.
Определить, какие вещества участвуют в теплообмене.
Определить, какие тепловые процессы происходят с этими веществами, и написать формулы для этих тепловых процессов.
Используя записанные формулы, составить уравнение теплового баланса, из которого выразить искомую величину и вычислить ее.
4.Прежде чем начать решать, давайте вспомним то, что нам сегодня понадобится
В случае чистой воды числовые значения объема в литрах и массы в килограммах совпадают. m = 1 кг
1. В сосуд, содержащий 2л воды при температуре 20°С, вливают горячую воду при 80°С. Каков объем горячей воды, если установилась общая температура 60°С?
В этой и последующих задачах потерями теплоты в калориметре пренебречь.
2. В сосуд, содержащий 2л воды при температуре 20°С, опускают металлический цилиндр массой 1,2кг нагретый до 95°С.Через некоторое время установилась общая температура 25°С. Определить удельную теплоемкость металла.
3. В сосуд, содержащий 2л воды при температуре 20°С, впустили водяной пар при 100°С. Какова масса пара, если установилась общая температура 50°С?
4. В сосуд, содержащий 2л воды при температуре 20°С, положили 10 кусочков льда массами по 50г каждый, взятые из холодильника при температуре -10°С. Какая общая температура устанавливается?
5. Сосуд, содержащий 2л воды при температуре 20°С, поставили на газовую горелку с КПД 50%. Сколько газа надо сжечь, чтобы вскипятить воду?
6. 2л воды при температуре 20°С налили в чайник с мощностью Вт и нагревают в течении 2мин. Определить конечную температуру воды и КПД чайника.
5. Итак, сегодня мы с вами решали задачи на уравнение теплового баланса. В теплоизолированной системе количество теплоты, отданное одними телами равно количеству теплоты, полученному другими телами.
Видео:89 НЕ ЗНАЮТ этого в Физике: Что такое Количество Теплоты, Теплоемкость, Уравнение Теплового БалансаСкачать
Количество теплоты уравнение теплового баланса 10 класс конспект
«Физика — 10 класс»
В каких процессах происходят агрегатные превращения вещества?
Как можно изменить агрегатное состояние вещества?
Изменить внутреннюю энергию любого тела можно, совершая работу, нагревая или, наоборот, охлаждая его.
Так, при ковке металла совершается работа, и он разогревается, в то же время металл можно разогреть над горящим пламенем.
Также если закрепить поршень (рис. 13.5), то объём газа при нагревании не меняется и работа не совершается. Но температура газа, а следовательно, и его внутренняя энергия возрастают.
Внутренняя энергия может увеличиваться и уменьшаться, поэтому количество теплоты может быть положительным и отрицательным.
Процесс передачи энергии от одного тела другому без совершения работы называют теплообменом.
Количественную меру изменения внутренней энергии при теплообмене называют количеством теплоты.
Молекулярная картина теплообмена.
При теплообмене на границе между телами происходит взаимодействие медленно движущихся молекул холодного тела с быстро движущимися молекулами горячего тела. В результате кинетические энергии молекул выравниваются и скорости молекул холодного тела увеличиваются, а горячего уменьшаются.
При теплообмене не происходит превращения энергии из одной формы в другую, часть внутренней энергии более нагретого тела передаётся менее нагретому телу.
Количество теплоты и теплоёмкость.
Вам уже известно, что для нагревания тела массой т от температуры t1 до температуры t2 необходимо передать ему количество теплоты:
При остывании тела его конечная температура t2 оказывается меньше начальной температуры t1 и количество теплоты, отдаваемой телом, отрицательно.
Коэффициент с в формуле (13.5) называют удельной теплоёмкостью вещества.
Удельная теплоёмкость — это величина, численно равная количеству теплоты, которую получает или отдаёт вещество массой 1 кг при изменении его температуры на 1 К.
Удельная теплоёмкость газов зависит от того, при каком процессе осуществляется теплопередача. Если нагревать газ при постоянном давлении, то он будет расширяться и совершать работу. Для нагревания газа на 1 °С при постоянном давлении ему нужно передать большее количество теплоты, чем для нагревания его при постоянном объёме, когда газ будет только нагреваться.
Жидкие и твёрдые тела расширяются при нагревании незначительно. Их удельные теплоёмкости при постоянном объёме и постоянном давлении мало различаются.
Удельная теплота парообразования.
Для превращения жидкости в пар в процессе кипения необходима передача ей определённого количества теплоты. Температура жидкости при кипении не меняется. Превращение жидкости в пар при постоянной температуре не ведёт к увеличению кинетической энергии молекул, но сопровождается увеличением потенциальной энергии их взаимодействия. Ведь среднее расстояние между молекулами газа много больше, чем между молекулами жидкости.
Величину, численно равную количеству теплоты, необходимой для превращения при постоянной температуре жидкости массой 1 кг в пар, называют удельной теплотой парообразования.
Процесс испарения жидкости происходит при любой температуре, при этом жидкость покидают самые быстрые молекулы, и она при испарении охлаждается. Удельная теплота испарения равна удельной теплоте парообразования.
Эту величину обозначают буквой r и выражают в джоулях на килограмм (Дж/кг).
Очень велика удельная теплота парообразования воды: rН20 = 2,256 • 10 6 Дж/кг при температуре 100 °С. У других жидкостей, например у спирта, эфира, ртути, керосина, удельная теплота парообразования меньше в 3—10 раз, чем у воды.
Для превращения жидкости массой m в пар требуется количество теплоты, равное:
При конденсации пара происходит выделение такого же количества теплоты:
Удельная теплота плавления.
При плавлении кристаллического тела всё подводимое к нему тепло идёт на увеличение потенциальной энергии взаимодействия молекул. Кинетическая энергия молекул не меняется, так как плавление происходит при постоянной температуре.
Величину, численно равную количеству теплоты, необходимой для превращения кристаллического вещества массой 1 кг при температуре плавления в жидкость, называют удельной теплотой плавления и обозначают буквой λ.
При кристаллизации вещества массой 1 кг выделяется точно такое же количество теплоты, какое поглощается при плавлении.
Удельная теплота плавления льда довольно велика: 3,34 • 10 5 Дж/кг.
«Если бы лёд не обладал большой теплотой плавления, то тогда весной вся масса льда должна была бы растаять в несколько минут или секунд, так как теплота непрерывно передаётся льду из воздуха. Последствия этого были бы ужасны; ведь и при существующем положении возникают большие наводнения и сильные потоки воды при таянии больших масс льда или снега». Р. Блек, XVIII в.
Для того чтобы расплавить кристаллическое тело массой m, необходимо количество теплоты, равное:
Количество теплоты, выделяемой при кристаллизации тела, равно:
Уравнение теплового баланса.
Рассмотрим теплообмен внутри системы, состоящей из нескольких тел, имеющих первоначально различные температуры, например теплообмен между водой в сосуде и опущенным в воду горячим железным шариком. Согласно закону сохранения энергии количество теплоты, отданной одним телом, численно равно количеству теплоты, полученной другим.
Отданное количество теплоты считается отрицательным, полученное количество теплоты — положительным. Поэтому суммарное количество теплоты Q1 + Q2 = 0.
Если в изолированной системе происходит теплообмен между несколькими телами, то
Уравнение (13.10) называется уравнением теплового баланса.
Здесь Q1, Q2, Q3 — количества теплоты, полученной или отданной телами. Эти количества теплоты выражаются формулой (13.5) или формулами (13.6)—(13.9), если в процессе теплообмена происходят различные фазовые превращения вещества (плавление, кристаллизация, парообразование, конденсация).
Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский
Основы термодинамики. Тепловые явления — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика
🌟 Видео
Урок 112 (осн). Уравнение теплового балансаСкачать
Уравнение теплового баланса, термодинамика в изопроцессах | Физика ЕГЭ 10 класс | УмскулСкачать
Физика 10 класс (Урок№23 - Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты.)Скачать
ЕГЭ физика. Уравнение теплового баланса (термодинамика)Скачать
Количество теплоты. Способы изменения внутренней энергии. Теплоемкость. Практическая часть.10 класс.Скачать
❗ Количество теплоты ❗ Уравнение теплового баланса + РЕШЕНИЕ задачСкачать
Теплообмен. Уравнение теплового баланса 8-10 класс | Физика TutorOnlineСкачать
Количество теплоты, удельная теплоемкость вещества. 8 класс.Скачать
10 класс, 11 урок, Уравнение теплового баланса с учетом изменения агрегатного состояния веществаСкачать
Количество теплоты. Способы изменения внутренней энергии. Теплоемкость. 10 класс.Скачать
Урок 175. Уравнение теплового балансаСкачать
Решение задач на уравнение теплового баланса. Физика 8 классСкачать
10 класс, 10 урок, Уравнение теплового баланса без учета изменения агрегатного состояния веществаСкачать
Подготовка к ЕГЭ по физике #2. Количество теплоты. Уравнение теплового балансаСкачать
Урок 113 (осн). Задачи на уравнение теплового балансаСкачать
🔴 ЕГЭ-2022 по физике. Уравнение теплового балансаСкачать
Урок 170. Количество теплоты. Первый закон термодинамикиСкачать
Урок 176. Задачи на уравнение теплового балансаСкачать
