Особенности изучения содержания темы «Основы термодинамики»

Обсуждают вопрос о мерах измерения внутренней энергии при том или ином процессе. Учащиеся делают вывод: мерой изменения внутренней энергии в процессе совершения работы является работа, а мерой изменения внутренней энергии в процессе теплопередачи – количество теплоты. Здесь же целесообразно повторить вопрос о знаках этих величин. Условились считать количество теплоты положительным (), если количество теплоты сообщается системе, и отрицательным (), если количество теплоты отдано системой.

Работу , совершаемую внешними силами над системой, считают положительной (), если газ сжимается: работа внешних сил отрицательна, если газ расширяется ().

Рассмотрев ряд примеров, делают вывод: изменение внутренней энергии системы равно сумме количества теплоты, переданного системе, и работе внешних сил над системой:

, где – изменение внутренней энергии, равное разности значений внутренней энергии в конечном и в начальном состояниях. Эту формулу можно записать иначе:

, ().

Количество теплоты, сообщённое системе, идёт на увеличение её внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Анализируя формулу первого закона термодинамики, целесообразно ещё раз подчеркнуть, что внутренняя энергия характеризует состояние системы независимо от способа изменения этого состояния, так как внутренняя энергия системы однозначно определяется параметрами: объёмом и температурой . Работа и количество теплоты характеризуют процесс изменения состояния. При одинаковом изменении состояния эти величины различны (в зависимости от способа перехода системы из одного состояния в другое), хотя сумма их будет одна и та же.

После изучения первого закона термодинамики целесообразно разобрать со школьникам ряд упражнений на применение его к конкретным процессам. Например, описать энергетически:

1) Теплообмен между телами в калориметре; 2) нагревание воды на спиртовке; 3) нагревание при ударе.

В первом случае система замкнутая и теплоизолированная (, , ). Внутренняя энергия системы не изменяется. Во втором случае система замкнутая (, ): изменение внутренней энергии равно количеству теплоты. В третьем случае система теплоизолированная (, ); изменение внутренней энергии равно совершённой работе.

Далее целесообразно рассмотреть примеры применения первого закона термодинамики к изопроцессам в идеальных газах. При изобарном нагревании (рис 1) количество теплоты, переданное системе, идёт на увеличение её внутренней энергии и на совершение системой работы расширения при постоянном давлении. Работа расширения положительна () и равна . Из рис.1 видно, что работа численно равна площади заштрихованного прямоугольника, Увеличение внутренней энергии при данном процессе равно:

Смотрите также::

Лечебная физкультура при нарушениях осанки и сколиозе
Если во время осмотра детей врачом выявляются нарушения осанки и сколиоз, таким детям рекомендуется лечебная физкультура и массаж. Все упражнения и массаж проводятся с последующим обучением близких родственников. Одностороннее использование каких - либо средств редко дает желаемый результат. Лечебн ...

Общее понятие о цвете и его значение в образовательно-воспитательном процессе на уроках изобразительного искусства в начальной школе
Мир изобразительного искусства полон цвета. Он насыщен цветом, как волшебная мозаичная чаща, которая сверкает и переливается тысячами оттенков. Цвет в окружающей нас действительности – средство ориентировки, окраски предметов. Наука о цвете (цветоведение, или колористка) помогает художникам лучше п ...

Особенности речевых расстройств у детей с РДА
В.М.Башина и Н.В.Симашкова считает, что в настоящее время ранний детский аутизм рассматривают в круге дизонтогенеза, одним из кардинальных проявлений которого являются нарушения развития речи. L.Kanner (1943) к одному из проявлений синдрома аутизма отнес искаженное развитие речи с только ему присущ ...