УРОКИ ФІЗИКИ 10 КЛАС: Урок №77-78 Внутрішня енергія. Розв'язування задач.

13.04.2020
Тема: Внутрішня енергія. Способи зміни внутрішньої енергії. Розв'язування задач.

Мета уроку: Формувати знання учнів про внутрішню енергію та способи її зміни; формувати вміння учнів розв’язувати фізичні задачі на визначення кількості теплоти; формувати вміння пояснювати фізичні явища та процеси, з’ясовувати їх закономірності.

І. Поняття внутрішньої енергії

Термодинаміка – розділ фізики, що вивчає співвідношення і перетворення теплової та інших форм енергії.

Ми вже знаємо, що кожна частинка речовини:

перебуває в стані безперервного хаотичного руху, завдяки чому має кінетичну енергію;

має потенціальну енергію, тому що частинки взаємодіють одна з одною (притягуються та відштовхуються).

Внутрішня енергія (в термодинаміці) – це сума кінетичних енергій хаотичного (теплового) руху частинок речовини (атомів, молекул, йонів), з яких складається тіло, і потенціальних енергій їх взаємодії.

[U]=1 Дж

ІІ. Внутрішня енергія

1. Внутрішня енергія ідеального газу дорівнює кінетичній енергії поступального та обертального рухів його частинок.

2. Внутрішня енергія даної маси ідеального газу прямо пропорційна його абсолютній температурі.

Доведемо це твердження для одноатомного газу.

3. Внутрішня енергія – функція стану системи, тобто вона однозначно визначається основними макроскопічними параметрами (p,V,T), що характеризують систему, і незалежно від того, яким чином систему переведено з одного стану в інший, зміна внутрішньої енергії буде однаковою.

4. Внутрішню енергію можна змінити двома способами: виконанням роботи і теплопередачею.

ІІІ. Процес теплопередачі

Теплопередача (теплообмін) –процес зміни внутрішньої енергії тіла або частин тіла без виконання роботи.

Довільно внутрішня енергія завжди передається від більш нагрітого тіла до менш нагрітого.

Види теплопередачі: теплопровідність, конвекція, випромінювання.

Теплопровідність – вид теплопередачі, який зумовлений хаотичним рухом частинок речовини та не супроводжується перенесенням цієї речовини.

Найкращими провідниками тепла є метали, погано проводять тепло дерево, скло, шкіра, рідини (крім рідких металів); найгірші провідники тепла – гази.

Передача енергії від гарячої води до батареї опалення, від поверхні води до її нижніх шарів тощо відбувається завдяки теплопровідності.

Конвекція – вид теплопередачі, за якого тепло переноситься потоками рідини або газу.

Теплі потоки рідини або газу мають меншу густину, тому під дією архімедової сили піднімаються, а холодні потоки – опускаються. Завдяки конвекції здійснюється циркуляція повітря в приміщенні, нагрівається рідина в каструлі, що стоїть на плиті, існують вітри і морські течії та ін.

У твердих тілах конвекція неможлива.

Випромінювання – вид теплопередачі, за якого енергія передається за допомогою електромагнітних хвиль.

Найуніверсальніший вид теплопередачі: тіла завжди випромінюють і поглинають інфрачервоні (теплові) електромагнітні хвилі. Це єдиний вид теплообміну, який можливий у вакуумі (енергія від Сонця передається тільки випромінюванням). Краще випромінюють і поглинають енергію тіла зтемною поверхнею.

ІV. Кількість теплоти

Кількість теплоти Q – це фізична величина, що дорівнює енергії, яку тіло одержує (або віддає) в ході теплопередачі.

[Q]=1 Дж

Кількість теплоти, яка поглинається при нагріванні речовини (або виділяється при її охолодженні):

Q=cm∆T=cm∆t

c – питома теплоємність речовини

m – маса речовини

∆T=∆t – зміна температури

Теплоємність тіла – це добуток питомої теплоємності і маси речовини, з якої виготовлено тіло.

C=cm Q=C∆T