Розробка уроку Тема уроку: «Перший закон термодинаміки. Адіабатний процес»

Опорний конспект учня 10-го класу (№28)

Тема уроку: «Перший закон термодинаміки. Адіабатний процес»

Мета: сформувати поняття адіабатного процесу; ознайомити з першим законом термодинаміки та його застосуванням для різних ізопроцесів.

Пригадуємо!

Газ циліндрі під поршнем може нагріватися за рахунок передачі йому певної кількості теплоти, і одночасно може виконуватися робота на його розширення і стискання.

Історична довідка

Спираючись на проведені досліди, вчені встановили закон згідно з яким:

    Кількість енергії в природі незмінна, вона лише переходить від одних тіл до інших або перетворюється з одного виду в інший.

Це твердження ще називають законом збереження і перетворення енергії. Воно є універсальним і може бути застосоване до всіх явищ природи.

  Дізнаємося!

У теплових процесах закон збереження і перетворення енергії отримав назву першого закону термодинаміки!

Слід зауважити, що при теплообміні з навколишнім середовищем газ, нагріваючись, виконує роботу проти зовнішніх сил. А коли газ охолоджується – зовнішні сили виконують роботу над газом.

Введемо позначення:   - робота газу проти зовнішніх сил;

                                      - робота зовнішніх сил, що діють на газ;

Робота А^/ відрізняється від А лише знаком:

Формулювання першого закону термодинаміки:

                                                   Проблема створення вічного

                                                        двигуна першого роду:

будучи раз запущеним у процес, такий двигун здійснював би

роботу необмежено довго, не беручи енергію ззовні.

Чи можливий такий процес в реальному житті?

                   Дане твердження суперечить закону збереження і перетворення енергії!

Бо тоді Q = 0, а робота виконувалася б лише

за рахунок зменшення внутрішньої енергії.

Тому, неможливо побудувати «вічний двигун першого роду» - оскільки неможливо нескінченно довго виконувати роботу за рахунок скінченної внутрішньої енергії будь-якої системи.

Важливо!

У природі можливий процес при якому Q = 0.

Процес, що відбувається без теплообміну з навколишнім середовищем (в теплоізольованій системі), називають адіабатним процесом.

Графічно адіабатний процес представляться на координатній площині р(V). Криву даного процесу називають адіабатою. Її порівнюють з ізотермою ідеального газу.

Адіабата спадає стрімкіше, ніж ізотерма, оскільки при адіабатному процесі зміна тиску відбувається за рахунок одночасного збільшення об’єму і зменшення температури.

Реальні процеси дуже близькі до адіабатних. Для цього вони мають здійснюватися дуже швидко, щоб за час їх перебігу не відбувалося теплообміну з навколишнім середовищем. Тому будь-який газ при швидкому стисканні нагрівається, а при швидкому розширенні – охолоджується.

Демонстрація: перегляньте відеопосилання https://youtu.be/lQ3yUkAYBpo.

Дайте відповідь на запитання: Чому в бутлі утворюється туман?

Міркуємо!

Як же застосувати перший закон термодинаміки до ізопроцесів?

Пригадаємо вирази для знаходження Q, А та U

, ,

, ,

Демонстрація: перегляньте наступні відеопосилання для повторення та закріплення знань:

https://youtu.be/VxUbA1AGcyM - ізотермічний процес;

https://youtu.be/toF9V4V6WWA - ізобарний процес;

https://youtu.be/ti7qrhTEopE - ізохорний процес;

https://youtu.be/D12l3GqpNUM - адіабатний процес.

Отже, враховуючи наведені вище закономірності,  маємо:

Домашнє завдання:  §24 читати, вивчити опорний конспект уроку. Переглянути приклади розв’язування задач на ст. 157-158.