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::

Набедренная одежда
К одежде для нижней части тела, так называемой набедренной, или поясной, у русских крестьян-старожилов Алтайского округа относились различные штаны, известные под названиями штаны, порты, гачи, ч/а/ембары, шаровары. В этнографической литературе уже высказывалось мнение об отсутствии более или менее ...

Особенности развития эмоций детей дошкольного возраста
Первые эмоции ребенок испытывает сразу после рождения. Это отрицательные переживания, связанные с физиологическими причинами. Отрицательные эмоции, выраженные в крике, плаче, выполняют защитную функцию, сигнализируя о каком-то неблагополучии малыша: голоден, болен, мокрые пеленки, хочет спать и т. ...

Педагогические функции хореографического коллектива
На первых этапах своего существования любой хореографический коллектив состоит из руководителя коллектива и его учеников. Впоследствии, по мере роста коллектива, увеличения числа танцевальных постановок, осуществления масштабных проектов (хореографические спектакли, шоу программы, мюзиклы) увеличив ...