Уравнение теплового баланса конспект урока 8 класс (5 видео)

План-конспект урока по физике в 8-м классе с применением ИКТ на тему: «Уравнение теплового баланса»

Разделы: Физика

Тип урока: объяснение нового материала.

Форма проведения урока: лекция.

Цели урока: выяснить физическое содержание закона сохранения энергии для тепловых процессов; вывести уравнение теплового баланса.

Задачи:

способствовать развитию интереса к физике, логического мышления, внимания, памяти, самостоятельности при поиске решения;
формировать научное мировоззрение;
формировать умение работать в малых группах.

Средства обучения:

УМК — Программа МО РФ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ. Физика. 7-9 классы. Авторы:Е.М.Гутник, А.В.Перышкин. Москва, «Дрофа», 2005.
Учебник «Физика. 8 класс» А.В.Перышкин, «Дрофа», 2006 г.

Оборудование урока:

Раздаточный материал (задачи).
Проектор, компьютер, видеоматериалы.
Электронные уроки и тесты «Физика в школе» раздел «Внутренняя энергия», м/м презентация учителя.
Microsoft Office Word – XP 2007.
Microsoft Office Power Point -2007.

Содержание

Ход урока
Уравнение теплового баланса конспект урока 8 класс
Уравнение теплового баланса
Qотданное + Qполученное = 0
Закон сохранения энергии в тепловых процессах
Групповое решение задач. 8 класс. Уравнение теплового баланса. план-конспект урока по физике (8 класс) на тему
Скачать:
Предварительный просмотр:
🎦 Видео

Ход урока

Ι. Вводное слово учителя.

1.Тема урока вводится через интригующую загадку Шерлока Холмса. [1]

(Приложение 1. Слайд с Шерлоком Холмсом и его загадкой.)

Выслушав ответы детей, педагог обещает, что в конце урока, они сами решат: правы ли они в своих предположениях.

ΙΙ. Объяснение нового материала.

Рассказ учителя сопровождается показом м/м материалов урока: «Внутренняя энергия» урок 6 («Новый Диск»).

Лекция учителя

М/м показ

1. В начале, необходимо отметить, что среди законов физики, есть такие, которые очень широко применяются в описании поведения тех или иных систем. Одним из таких законов и является закон сохранения энергии в тепловых процессах: то есть энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно. Она только переходит из одной формы в другую и если теплообмен и совершаемая работа происходит только между телами данной системы, то эта система называется изолированной. Для такой системы изменение внутренней энергии равно нулю и суммарная работа в системе тоже равна нулю, соответственно равно нулю и суммарное количество отданного и полученного телами тепла. Для любой изолированной системы при любых изменениях внутри нее внутренняя энергия остается неизменной.

Это и есть закон сохранения энергии в тепловых процессах. Он косвенно подтверждает невозможность остановки теплового движения.

«Внутренняя энергия» урок 6.

2. На последнем уроке мы с вами выполняли лабораторную работу, где высчитывали количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной. Вначале мы рассчитали отдельно количество теплоты в первом случае, потом — во втором, и затем сравнили результаты. Сегодня мы с вами научимся выполнять все эти операции при помощи красивейшего математического уравнения – уравнения теплового баланса.

3. Вызываются помощники из класса для проведения эксперимента.

4. Демонстрационный эксперимент.

Проводится на демонстрационном столе.

Мы знаем, что если привести в соприкосновение два тела разной температуры, то 1-е: теплообмен будет протекать до тех пор, пока температуры обоих тел не сравняются, и 2-е: первое тело будет передавать столько тепла, сколько получит второе тело.

Таким образом, из закона сохранения тепловой энергии получим:

Это соотношение называют уравнением теплового баланса.

Критерием истинности является практика. Поэтому, используя калориметр, смешаем фиксированные массы горячей и холодной воды с заданными температурами, и, затем, минуты через две, измерим температуру смеси t.

Один учащийся выполняет эксперимент, другой записывает «Дано» на доске:

Пусть m₁— масса горячей воды, m₂ масса холодной воды, тогда:

Что мы должны получить в результате эксперимента? В чем убедиться?

Расчетная конечная температура смеси и экспериментальная конечная температура должны совпасть.

После этого используя уравнение теплового баланса, рассчитаем температуру смеси.

0,2*70 — 0,2 t = 0,1 t-0,1*10

Откуда t = 50 o C

Затем, сравнивая измеренное значение с рассчитанным, мы убеждаемся, что

5. Решим задачу (практическая часть объяснения).

Учащиеся решают задачу совместно с учителем.

На экране м/м презентация «Задача».

В ведро налита вода массой 5 кг, температура которой 9 o С. Сколько кипятка надо долить в ведро, чтобы температура воды стала равной 30 o С?

ΙΙΙ. Закрепление изученного.

Открытие тайны Холмса.

Учитель еще раз выслушивает догадки, рассуждения детей и подводит итог.

На экране – разгадка – последний слайд Презентации «Шерлок Холмс».

Домашнее задание.

В воду массой 1,5 кг положили лед, начальная температура которого 0 o C. Начальная температура воды 30 o C Сколько нужно взять льда, чтобы он весь растаял?

Литература

В.И.Елькин «Необычные учебные материалы по физике». Книга 1. Москва, Школа-Пресс, 2001.

Видео:ЕГЭ физика. Уравнение теплового баланса (термодинамика)Скачать

Уравнение теплового баланса конспект урока 8 класс

Ключевые слова конспекта: количество теплоты, уравнение теплового баланса, закон сохранения энергии в тепловых процессах.

Для механических явлений при определённых условиях выполняется закон сохранения механической энергии: полная механическая энергия системы тел сохраняется, если они взаимодействуют силами тяготения или упругости. Если действуют силы трения, то полная механическая энергия тел не сохраняется, часть её (или вся) превращается в их внутреннюю энергию.

При изменении состояния тела (системы) меняется его внутренняя энергия. Состояние тела и соответственно его внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: в процессе теплопередачи или путём совершения внешними силами работы над телом (работа, например, силы трения). Мерой изменения внутренней энергии тела в процессе теплообмена выступает количество теплоты (Q).

Уравнение теплового баланса

В изолированной системе при смешивании горячей и холодной воды, количество теплоты Q₁, отданное горячей водой, равно количеству теплоты Q₂, полученному холодной водой, т.е.: |Q₁|= |Q₂| . Q₁ (выделенное) 0.

Q_{отданное} + Q_{полученное} = 0

Записанное равенство называется уравнением теплового баланса (эта формула и уравнение, используемое в 8 классе!). Определение: суммарное количества теплоты, которое выделяется в теплоизолированной системе равно суммарному количеству теплоты, которое в этой системе поглощается.

Уравнение теплового баланса связывает количество теплоты, полученное одним телом, и количество теплоты, отданное другим телом при теплообмене. При этом в теплообмене могут участвовать не два тела, а три и более: Q₁ + Q₂ + Q₃ + … = 0

Уравнение теплового баланса – это закон сохранения энергии для процессов теплообмена в термоизолированных системах. Оно даёт возможность определить те или иные величины. В частности, значения удельной теплоёмкости веществ определяют из уравнения теплового баланса.

◊◊◊ Обратите внимание! В более старших классах используется следующее определение «уравнения теплового баланса»: Если в изолированной системе тел не происходит никаких превращений энергии кроме теплообмена, то количество теплоты, отданное телами, внутренняя энергия которых уменьшается, равно количеству теплоты, полученному телами, внутренняя энергия которых увеличивается. При этом суммарная энергия системы не изменяется«. А также используется другая формула уравнения (с учетом интегральной формы Первого начала термодинамики):

Закон сохранения энергии в тепловых процессах

Закон сохранения энергии в тепловых процессах выполняется при нагревании тел за счёт энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Топливо — это природный газ, дрова, уголь, нефть. При его сгорании происходит химическая реакция окисления — атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащимися в воздухе, и образуется молекула оксида углерода (углекислого газа) С0₂. При этом выделяется энергия.

При сгорании различного топлива одинаковой массы выделяется разное количество теплоты. Например, хорошо известно, что природный газ является энергетически более выгодным топливом, чем дрова. Это значит, что для получения одного и того же количества теплоты, масса дров, которые нужно сжечь, должна быть существенно больше массы природного газа. Следовательно, различные виды топлива с энергетической точки зрения характеризуются величиной, называемой удельной теплотой сгорания топлива.

Конспект урока «Уравнение теплового баланса».

Видео:Физика 8 класс Задача 2 Теплообмен Составление уравнения теплового баланса в изолированной системеСкачать

Групповое решение задач. 8 класс. Уравнение теплового баланса.
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

Разработка урока по теме «Групповое решение задач. 8 класс. Уравнение теплового баланса». В разработке представлены подробная аннотация, БЛАНК с инструкциеей для работы учащихся, карточки для учащихся с подборкой разноуровневых задач и прописан ход урока. Данный урок как обобщающий проводится для закреплении тем «Количество теплоты, необходимое для нагревания и выделяющееся при остывании», » Плавление и отвердевание кристаллических тел», «Теплота парообразования и конденсации», «Графики тепловых процессов». Подборка задач такова, что позволяет всем учащимся показать свои знания — от начальных до высокого уровня. Карточки с задачами могут быть использованы и для проведения контрольной работы.

Видео:Температура и тепловое равновесие. Видеоурок 6. Физика 8 классСкачать

Скачать:

Вложение	Размер
gruppovoe_reshenie_zadach_uravnenie_teplovogo_balansa.doc	104 КБ

Видео:❗ Количество теплоты ❗ Уравнение теплового баланса + РЕШЕНИЕ задачСкачать

Предварительный просмотр:

Групповое решение задач по теме

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

При организации закрепления полученных знаний я использую групповую работу над задачами. Класс делится на группы по 4-5 человек. (Одну и ту же карточку можно давать 2-м группам, если в классе много человек)

На группы учащихся можно делить по-разному.

по желанию детей,
разноуровневые группы по потенциалу детей,
одноуровневые группы по потенциалу детей.

Первый и второй способ деления чреват тем, что вместо того, чтобы внести посильный вклад в работу своей группы, слабые учащиеся попросту спишут у сильных. Поэтому, при делении, я стараюсь учитывать пожелания детей, но все-таки группы делаю однородными по потенциалу.

В карточках представлены дифференцированные задания, каждое задание оценено соответствующим баллом.

Учащиеся получают набор заданий и БЛАНК, в котором имеется подробная инструкция, где прописаны порядок работы, порядок оформления работы и система оценивания.

Ход работы в группах:

Вначале дети читают все задачи и оценивают свои возможности. Затем выбирают задачи, распределяют обязанности в группе, решают задачи. Если задачи решались отдельными участниками группы, то проводят обсуждение и взаимопроверку. Оформляют бланк ответов, сдают работу.

Во время работы учитель может оказывать индивидуальную помощь группам.

Представлена подборка разноуровневых задач по теме «Уравнение теплового баланса»

Организационный момент. Распределение учащихся по группам
Инструктаж
Работа в группах. Чтение и обсуждение задания. Выбор задач для решения.
Работа в группах. Решение задач.
Работа в группах. Проверка и взаимопроверка.
Сдача работ.
Домашнее задание.

Решение задач по теме

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

Учащиеся решают задачи в группе. Допускается распределение задач между участниками группы.
Для работы с задачами 3-6 используется справочник для нахождения постоянных величин.
Решение задач оформляется следующим образом: Ответы на задачи №1 и №2 записываются в данном бланке полностью. Ответы на задачи №3-10 вначале вносятся в таблицу, затем представляется полное решение в данном бланке. Если недостаточно места, продолжение решения записывается на дополнительном бланке.
Каждая задача оценивается следующим количеством баллов: 1-4 1балл, 5-6 2 балла, 7 – 3 балла, 8-10 -5 баллов. Для получения оценки «3» необходимо набрать не менее 8 баллов, оценки «4» — не менее 11 баллов, оценки «5» — не менее 15 баллов.
Для получения выбранной оценки необходимо решить достаточное количество задач.

Решение задач 3-10:

УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА

На что расходуется больше теплоты, на нагревание алюминиевой кастрюли или воды в ней, если их массы одинаковы? Ответ обосновать.
Можно ли в медной кастрюле расплавить стальную деталь? Ответ обосновать.
Определить количество теплоты, необходимое для плавления 3 кг меди, взятой при температуре плавления.
Определить количество теплоты, необходимое для превращения в пар 5 л воды, взятой при температуре кипения.
Определить количество теплоты, необходимое для плавления 3 кг меди, взятой при температуре 20 0 С
Определить количество теплоты, необходимое для превращения в пар 5 л воды, взятой при температуре 20 0 С.
В находящуюся в стакане воду массой 120 г при температуре 90 0 С налили 100 г воды при температуре 20 0 С. Определить температуру смеси.
В 1л воды, температура которой 20 ° С, бросают кусок железа массой 100г, нагретого до температуры 500 ° . При этом температура воды повышается до 24 ° С и некоторое количество её обращается в пар. Определите массу обратившейся в пар воды.
В калориметре находится 0,5кг воды при температуре 5 . В калориметр помещают свинец и алюминий общей массой 200г и при температуре 100 . Спустя некоторое время установилась температура воды в калориметре 10 . Определите массы свинца и алюминия. Удельная теплоемкость свинца 125 Дж/(кг ⋅ К), а алюминия 836 Дж/(кг ⋅ К). теплоемкостью калориметра пренебречь.
В теплоизолированном сосуде находится смесь льда и воды. Масса льда 2,1кг. После начала нагревания температура смеси оставалась постоянной в течение 11минут, а затем за 4 минуты повысилась на 20 К. Определить массу смеси, если считать, что количество теплоты, получаемое системой в единицу времени, постоянно. Удельная теплота плавления льда 330кДж/кг, а удельная теплоемкость воды 4200Дж/(кг ⋅ К).

«УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА»

В каком случае горячая вода в стакане охладится больше, если в него опустить серебряную или алюминиевую ложку той же массы? Ответ обосновать.
Какую максимальную температуру можно измерить спиртовым термометром? Ответ обосновать.
В находящуюся в калориметре воду массой 200 г при температуре 100 0 С налили 300 г воды при температуре 15 0 С. Определить температуру смеси.
Определить количество теплоты, необходимое для плавления 4 кг алюминия, взятого при температуре плавления.
Определить количество теплоты, необходимое для превращения в пар 2 л воды, взятой при температуре кипения.
Определить количество теплоты, необходимое для плавления 4 кг алюминия, взятого при температуре 25 0 С
Определить количество теплоты, необходимое для превращения в пар 2 л воды, взятой при температуре 30 0 С.
В медный сосуд, нагретый до температуры 350 . положили 600г льда при температуре -10 .. После установления теплового равновесия в сосуде оказалось 550г льда, смешанного с водой. Найти массу сосуда. Удельная теплоемкость льда 2100 Дж/(кг ⋅ К), удельная теплоемкость меди 420 Дж/(кг ⋅ К), удельная теплота плавления льда 0,33МДж/кг.
Куску льда массой 2кг, находящемуся при температуре -20 , сообщили количество тепла 1МДж. Определить его конечную температуру.
Вода нагревалась в электрическом нагревателе от 20 0 С до кипения в течение 12 минут. За сколько времени вся вода превратится в пар при работающем нагревателе? Удельная теплоемкость воды 4200Дж/(кг ⋅ К), удельная теплота парообразования воды 2,24МДж/кг. Ответ дать в минутах.

«УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА»

Что эффективнее использовать в качестве грелки 2 кг песка или 2 л воды при той же температуре? Ответ обосновать.
В каком состоянии находятся медь и алюминий при температуре 1000 0 С? Ответ обосновать.
Определить количество теплоты, необходимое для плавления 4 кг железа, взятого при температуре плавления.
Определить количество теплоты, необходимое для превращения в пар 2 л воды, взятой при температуре кипения.
Определить количество теплоты, необходимое для плавления 4 кг железа, взятого при температуре 40 0 С
Определить количество теплоты, необходимое для превращения в пар 2 л воды, взятой при температуре 25 0 С.
В находящуюся в ведре воду массой 4л при температуре 20 0 С налили 2л воды при температуре 100 0 С. Определить температуру смеси.
Какое количество теплоты надо затратить, чтобы 1кг льда, взятого при температуре -20 ° С, превратить в пар? Удельная теплоёмкость льда 2100Дж/(кг ⋅ К), воды – 4200Дж/(кг ⋅ К), удельная теплота плавления льда 3,3 ⋅ 10 5 Дж/кг, удельная теплота парообразования 2,26 ⋅ 10 6 Дж/кг.
В сосуд, содержащий 0,01кг воды при температуре 10 ° С, положили кусок льда, охлаждённый до-50 ° С, после чего температура образовавшейся ледяной массы оказалась равной -4 ° С. Какое количество льда было положено в сосуд? Удельная теплоёмкость воды 4200Дж/(кг ⋅ К), льда – 2100Дж/(кг ⋅ К), удельная теплота плавления льда 3,4 ⋅ 10 5 Дж/кг.
Смесь, состоящую из 5кг льда и 15кг воды при общей температуре 0 ° С, нужно нагреть до температуры 80 ° С пропусканием водяного пара с температурой 100 ° С. Определить необходимое количество пара.

«УРАВНЕНИЕ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА»

Почему железные печи быстрее нагревают комнату, но не так быстро остаются горячими?
В каком состоянии находятся вода и спирт при температуре 95 0 С? Ответ обосновать.
Определить количество теплоты, необходимое для плавления 2 кг меди, взятой при температуре плавления.
Определить количество теплоты, необходимое для превращения 10 л воды, взятой при температуре кипения.
Определить количество теплоты, необходимое для плавления 2 кг меди, взятой при температуре 20 0 С
Определить количество теплоты, необходимое для превращения 10 л воды, взятой при температуре 20 0 С.
В находящуюся в кастрюле воду массой 2л при температуре 40 0 С налили 500 г воды при температуре 80 0 С. Определить температуру смеси.
В ведре находится смесь воды со снегом, масса которой равна m. Ведро внесли в комнату и сразу же начали измерять температуру смеси. В течение времени t 1 температура оставалась постоянной, а затем в течение времени t 2 она увеличивалась по линейному закону до величины τ, измеряемой по шкале Цельсия. Определить массу снега в ведре, когда его внесли в комнату. Теплоемкостью ведра пренебречь. Считать, что в единицу времени система получает одно и то же количества тепла.
В калориметр, содержащий 1л воды при температуре 40 , опускают 20г льда, имеющего температуру 0 . Какая температура установится в калориметре?
Два свинцовых шара одинаковой массы движутся со скоростями 4м/с и 2м/с во взаимно перпендикулярных направлениях. Вычислить повышение температуры шаров в результате их неупругого соударения. Удельная теплоемкость свинца 150 Дж/(кг ⋅ К).