Конспект урока по теме: Количество теплоты.Теплоемкость (10 класс)


Урок № 3. Тема: «Количество теплоты. Теплоемкость»
Цели урока:
Образовательные: повторить с учащимися виды теплопередачи, ввести меру изменения внутренней энергии при теплообмене. Сравнить виды теплопередачи. Рассмотреть уравнение теплового баланса.
Воспитательные: Воспитание аккуратности, навыков письменной и устной речи. Воспитание способности следовать нормам поведения.
Развивающие: формирование умений приобретать и применять знания, наблюдать и объяснять физические явления. Развивать познавательный интерес к физике, творческих способностей. Формирование осознанных мотивов учения.
Тип урока: комбинированный
План урока:
Организационный момент (2 мин).
Повторение (9 мин).
Постановка проблемы (3 мин).
Объяснение нового материала (11 мин).
Закрепление нового материала (9 мин).
Подведение итогов и рефлексия (3 мин).
Домашнее задание (3 мин).
Ход урока
Организационный момент
Учитель приветствует учащихся. Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим тему: «Количество теплоты. Теплоемкость». Изучим уравнение теплового баланса (сформулируем закон сохранения энергии при теплообмене на языке количества теплоты).
Повторение
Какие существует два способа изменения внутренней энергии тела?
Ответ: Изменить внутреннюю энергию тела можно, если выполнить над ним работу или передать ему некоторое количество теплоты.
Что называется теплообменом или теплопередачей?
Ответ: Теплообменом или теплопередачей называется процесс передачи теплоты (количества теплоты или энергии) без совершения работы.
Какие виды теплопередачи вы знаете?
Ответ: Существует три вида теплопередачи. Это: 1) теплопроводность; 2) конвекция; 3) излучение.
О количестве теплоты как величине: обозначение, единица измерения, расчетная формула.
Ответ: Обозначение – Q. Единицы измерения – Дж. При изменении температуры тела (что эквивалентно изменению внутренней энергии) количество теплоты, затраченное на это изменение, можно вычислить по формуле:Q=cm∆T,где m - масса тела; c - удельная теплоёмкость тела; ∆T – изменение температуры тела.
Дайте определение удельной теплоемкости, запишите единицу измерения.
Ответ: Удельная теплоёмкость – скалярная физическая величина, численно равная отношению количества теплоты Q, полученной им при нагревании, к массе вещества m и изменению его температуры ∆T=T2-T1:
c=Qm∆T или c=Qm(T2-T1) .
Единицу измерения удельной теплоёмкости в системе СИ можно получить из вышеприведённого уравнения:
c=Джкг*К .Каков физический смысл удельной теплоемкости?
Ответ: удельная теплоемкость равна количеству теплоты, поглощаемому веществом при нагревании его единицы массы на один кельвин.
Что называется теплоемкостью?
Ответ: Теплоёмкостью (C) называется величина, равная отношению количества теплоты Q, поглощенной телом при нагревании, к изменению его температуры ∆T при этом:
CT=Q∆T; CT=QT2-T1 или СT=Q∆t; CT=Qt2°-t1° .
Физический смысл теплоемкости.
Ответ: теплоемкость тела равна количеству теплоты, поглощаемому телом при нагревании или выделенному при его охлаждении на один кельвин.
Что называется молярной теплоемкостью?
Ответ: Молярная теплоёмкость cν – физическая величина, равная отношению количества теплоты Q, поглощенного веществом при нагревании или выделенного при охлаждении, к количеству молей ν в нем и изменению температуры ∆T:Сν=Qν∆T .Физический смысл молярной теплоемкости.
Ответ: молярная теплоемкость вещества равна количеству теплоты, которое поглощается при нагревании или выделяется при охлаждении одного моля вещества на один кельвин.
По какой формуле вычисляется количество теплоты при переходе от жидкости к твёрдому телу и наоборот?
Q=λ*m.где  m - масса тела; λ - удельная теплота плавления тела (количество теплоты, необходимое для полного плавления одного килограмма вещества при постоянной температуре плавления).
По какой формуле вычисляется количество теплоты при переходе от жидкости к газообразному телу и наоборот?
Q=r*m.Здесь: m - масса тела; r - удельная теплота парообразования тела (количество теплоты, необходимое для полного испарения одного килограмма вещества) при постоянной температуре (температура испарения).
По какой формуле вычисляется количество теплоты, выделяющиеся при сгорании некоторой массы топлива?
Q=q*m.Здесь: m - масса топлива; q - удельная теплота сгорания топлива (количество теплоты, выделяющееся при сгорании одного килограмма топлива).
Постановка проблемы
Граф Румфорд (англ.физик Д.Томсон) так объяснил свой интерес к науке о теплоте : «Обедая, я часто замечал, что яблочные пироги оставались горячими удивительно долго. Сильно пораженный я всегда пытался, но все напрасно, найти хоть какое-нибудь объяснение удивительному явлению». Учитель: «Почему пироги с яблоками оставались долго горячими?»
Объяснение нового материала
Учитель: «Тела, участвующие в теплообмене, представляют собой термодинамическую систему. Какая термодинамическая система называется теплоизолирующей?» Ученики: «Термодинамическая система называется теплоизолированной, если она не получает энергию извне и не отдает ее; теплообмен происходит только между телами, входящими в эту систему».
Учитель: «Что произойдет с температурой тел термодинамической системы через некоторый промежуток времени?» Ученики: «Температура всех тел термодинамической системы станет одинаковой». Учитель: «Как называется это состояние?» Ученики: «Тепловое равновесие». Учитель: Просит сформулировать закон сохранения энергии в природе. Ученики: «В замкнутой системе энергия ниоткуда не возникает и никуда не исчезает, а переходит из одного вида в другой при процессах, происходящих в данной системе, и остается всегда постоянной». Учитель: «Положите ладонь на парту и ответьте, как происходит теплообмен между ладонью и поверхностью парты?» Ученики: «Ладонь отдает тепло, парта принимает». Учитель: «Почему это происходит?» Ученики: «Ладонь более теплая, чем поверхность парты». Учитель: «Сколько тепла примет поверхность парты?» Ученики: «Поверхность парты примет столько тепла, сколько тепла отдает ладонь».
Учитель: Просит сформулировать закон сохранения энергии в замкнутой термодинамической системе на языке количества теплоты. Ученики: «Для любой теплоизолированной системы количество теплоты, отданное одними телами, равно количеству теплоты, принимаемому другими телами». Учитель: «Как это записать математически?» Ученик: «Qотд.=Qполуч.».  
Учитель: «Итак, это утверждение описывает частный случай закона сохранения и превращения энергии в применении к процессу теплообмена. А формула является одним из видов уравнения теплового баланса». Ученики: Фиксируют вывод учителя.
Учитель вместе с учениками разбирает методику решения задач с помощью уравнения теплового баланса. Ученики фиксируют полученную информацию. При решении задач с помощью данного вида уравнения теплового баланса в формуле Q=cm(T2-T1) в качестве T2 следует брать большую температуру, а в качестве T1 - меньшую. Тогда разность (T2-T1) будет положительна и все произведение cm(T2-T1) также будет положительным. Все теплоты, отданные и полученные, будут положительными.
Уравнение теплового баланса можно записать и в таком виде:
Q1+Q2+…+Qn=0, где n – количество тел системы. Алгебраическая сумма всех количеств теплоты (поглощенных и выделенных) в теплоизолированной системе равна нулю.
Q1,Q2,…,Qn – это теплоты, поглощаемые или выделяемые участникам теплообмена. Очевидно, что в этом случае какие – то теплоты должны быть положительны, а какие – то отрицательны. При записи уравнения Q1+Q2+…+Qn=0 всегда T2 – конечная температура, а T1 – начальная. Если тело нагревается, то разность (T2-T1) положительна и все произведение cm(T2-T1) положительно. То есть Q>0 тогда, когда теплота к данному телу подводится. А если T2<T1(тело остывает), то разность (T2-T1) отрицательна, то есть Q<0. В этом случае тело энергию выделяет. Если при фазовом переходе энергия к телу подводится (плавление, кипение), то Q>0; если тело выделяет энергию (кристаллизация, конденсация), то Q<0. 
Закрепление нового материала
Сколько спирта надо сжечь, чтобы изменить температуру воды массой 2 кг от 14 до 50 0С, если вся теплота, выделенная при горении спирта, пойдет на нагревание воды? Удельная теплота сгорания спирта 27*106 Дж/кг. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг*0С)
159639044450036766523304500m2-?Решение:
t1=14°CQ1=Q2,
t2=50°CQ1=m1ct2-t1,
m1=2 кгQ2=m2q ,
Q1=Q2m1ct2-t1=m2q,c=4200Джкг*°Сm2=m1c(t2-t1)q,
q=27*106Джкг m2=2 кг*4200Джкг*36К27*106Джкг=11,2*10-3кг=11,2 г.Ответ: 11, 2 грамма.
Кусок свинца массой 1 кг расплавили наполовину при сообщении ему количества теплоты 54,5 кДж. Какова была начальная температура свинца. Удельная теплоемкость свинца 130 Дж/кг С. Удельная теплота плавления 24 кДж/кг. Температура плавления свинца 600К.

3962402362200018345155143500T1 - ?Решение.
M=1 кгQ1+Q2=Q,
Q=54,5 кДжQ1=mc(T2-T1),
c=130 Дж/(кг*К)Q2=m2r,
r=24 кДж/кгmcT2-T1+m2r=Q,
T2=600 KT1=2mcT2-2Q+mr2mc=T2-2Q-mr2mc,
T1=600K-2*54,5*103Дж-1 кг*24*103 Дж/кг2*1 кг*130Джкг*К=273 К.
Ответ: T1= 273 К.
Учитель: «Теперь ответьте на вопросы».
Почему холодно на вершинах гор? Разве холодный воздух не должен опускаться вниз? (Теплый воздух, поднимаясь по склонам гор, попадает в область более низкого атмосферного давления, расширяется и охлаждается.)
Почему при распиливании дерева пила нагревается до более высокой температуры, чем дерево? (Теплоемкость пилы меньше, чем дерева.)
Почему медицинские грелки заполняют горячей водой, а не горячим воздухом? (Удельная теплоемкость у воздуха меньшая, чем у воды, поэтому воздушная грелка быстро охлаждается.)
1548765748030TV0
1
2
3
4
00TV0
1
2
3
4
Какие из процессов, изображенного на рисунке цикла, протекали с поглощением теплоты газом и какие — с теплоотдачей?
Рисунок 4 – График циклического процесса в координатах TV(Процессы 1—2 и 4—1 протекают с поглощением теплоты, 2—3 и 3—4 с теплоотдачей.)
Итоги урока и рефлексия
Сегодня на уроке мы повторили что называется теплообменом, теплоемкостью, удельной теплоемкостью, молярной теплоемкостью, случаи, когда передача некоторого количества теплоты приводит к изменению агрегатного состояния вещества, изучили уравнение теплового баланса. Рефлексия: Что было понятно, что нет? Что хотели бы повторить?
Домашнее задание:§75,76,77, повторить изопроцессы, выучить определения и расчетные формулы, провести микроопыт:
Быстро откройте бутылку охлажденного лимонада. Откуда взялось облачко тумана у горлышка бутылки? Какие еще известные вам явления это напомнило?

Приложенные файлы


Добавить комментарий