3 Негізгі бөлім і-тарау Термодинамика тарауының физикалық негіздерінің тиориясы теориясы


-гейм. «Егер мен физик болсам...»



жүктеу 2,58 Mb.
бет13/15
Дата05.02.2018
өлшемі2,58 Mb.
#8630
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15
6-гейм. «Егер мен физик болсам...»

«Егер мен физик болсам энергия көздерін (мұнайдан басқа) қайдан алар едім...»

«Тұрғылықты жерімізді (экологиялық таза) қалай жылытуға болады?»
Қорытынды. Әділқазылар алқасы екі топты бағалайды.


Сабақ жоспары. 8 сынып

Сабақтың тақырыбы: Жылу балансы теңдеуін қолдануға есеп шығару

Сабақтың мақсаты:

Білімділігі: жылулық процестер үшін энергияның сақталу заңының физикалық мазмұнын түсіндіру, есеп шығару кезінде тақырыптарды қайталау, білімдерін тереңдету және тұжырымдау;

Дамытушылығы: физика сабағында оқушылардың танымдық қызметін белсендіру; есеп шартын талдауды үйретуді жалғастыру; физикалық терминдерді пайдалана отырып, сөйлей білуін дамыту; қоршаған ортадағы физикалық құбылыстарды көру білігін дамыту.

Тәрбиелігі: оқушыларды өзара көмекке, өзара тексеруге, өзара тілектестік қарым-қатынасқа, өзін-өзі бағалауға және басқаны тыңдай білу білігіне үйрету.

Сабақтың түрі: Практикум сабақ

Мультимедиялық ресурстар: презентация Microsoft Office PowerPoint. 2007.,.

Сабақта қолданылатын көрнекіліктер: проектор, компьютер, интерактивті тақта

Сабақтың барысы: 1) ұйымдастыру кезеңі

2) Жылу балансы теңдеуін қорытып шығару.

3) Кесте толтыру.

4) Есеп шығару

Ішкі энергияны екі тәсілмен өзгертуге болады:










Дененің өзі








Энергияның сақталу заңының математикалық өрнегі:



U=A+Q

Берілген қатынас оқшауланған жүйе үшін дұрыс болып табылады. Егер жылу алмасу мен жұмыстың атқарылуы тек берілген жүйенің денелері үшін өтсе, онда жүйе оқшауланған болып табылады.

Осындай жүйе үшін ішкі энергияның өзгерісі үнемі нөлге тең:

U=0

Осы кезде жүйедегі қосынды жұмыс та нөлге тең:

А=0


Осылайша, денелердің алған және берген қосынды жылу мөлшерлері де нөлге тең:

Q=0


Сонымен, жылу балансының теңдеуі тұйық жүйеде жұмыс істемей-ақ жылу алмасу кезіндегі энергияның сақталу заңының математикалық өрнегін береді. Осы кезде жүйенің бір денелері қызады, басқалары салқындайды немесе фазалық ауысу іске асады, яғни энергия бөлінуімен қатар жұтылуы да жүреді.

Оқшауланған жүйеде бір денелердің бөліп шығатын жылу мөлшерлерінің қосындысы келесі денелердің жұтатын жылу мөлшерлерінің қосындысына тең:



1 мысал. Графикті пайдаланып, кестені толтыру.





Бөліктері

Процестің түрі

Формуласы

Кері процесс

1

АВ

Мұз, мұзды қыздыру



ЕД-конденсация

2

ВС

Мұз және су, мұздың толығымен балқуы



ДС-салқындау

3

СД

Су, суды қыздыру

Q=

СВ-қатаю

4

ДЕ

Су және бу, судың қайнауы

Q=rm

ВА-мұздың салқындауы


Жылу балансының теңдеуін қолдану арқылы есеп шығару алгоритмі:

1. Қандай денелерде ішкі энергия азаятынын, ал қандай денелерде артатынын тағайындау. 2. Жылу алмасу кезінде қандай агрегаттық түрленулер өтетінін анықтап алу.

3. Энергиясы артатын денелер үшін теңдеу құру (Qалған.=…)

4. Энергиясы азаятын денелер үшін теңдеу құру (Qберген.= …)



5. Алынған қосындыларды теңестіру.
Осы алгоритмді негізге ала отырып, есеп шығару.
Сабақты қорыту.

«Жылу құбылыстары» сөзжұмбақ шешу.



















1

Ж

 

 

 

 
















2

 

 

 

 

Ы

 

 

 

 

























3

 

Л

 

 




























4

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 
















5

 

Б

 




























6

 

 

 

Е

 

 

 

 

 

 










Т

Е

М

П

Е

Р

А

Т

У

Р

А







7

 

 

 

 

 

 

Г

 

 

 

 

 







8



















і




























9

 

 

 

 

Ш

 

 

 

 

 

 













10

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 
















11

 

 

І

 

 

 

 

 

 

 







12

 

 

 

 

К

 

 

 













  1. Жылу мөлшерінің өлшем бірлігі

  2. Суыту үшін қолданылатын қондырғы

  3. Заттың қатты күйден сұйыққа өтуі

  4. Жылу двигателінің бір түрі

  5. Молекулалардың сұйықтан буға өту құбылысы

  6. Кебуге кері процесс.

  7. Отынның ішкі энергиясының механикалық энергияға айналуын тап.

  8. Жылудың қатты қызған бөліктен аздау қызған бөлікке берілуі.

  9. Жылу берілудің түрлері

  10. Балқу процесіне кері процесс.

  11. Денені құрайтын бөлшектер энергиясы

  12. Жылудың ауаға не сұйықтың ағыны арқылы берілуі.



2.2. Термодинамика тарауында өтілетін тақырыптардың және есептер шығару үлгісі
1-есеп.

Iшiнде температурасы tc = 8,4oС , mc = 240 г суы бар, жезден жасалынған массасы mK = 128 г калориметрге , массасы mд = 192 г , tд = 100oС температуға дейiн қыздырылған, металдан жасалынған дене батырылған. Калориметрдегi ақырғы температура Θ = 21,5oС-ге тең болып орнықты. Дене жасалынған заттың меншiктi жылу сыйымдылығы сд –ны анықта.



Шешуi:

Таблицадан, судың меншiктi жылу сыйымдылығы ссу = 4190 Дж/кг· град және жездiң меншiктi жылу сыйымдылығы сж = 380 Дж/кг· град алынады. Салқындау кезiндегi металл дененiң берген жылуы мынаған тең болады:



QД = cД·mД·(tД - Θ).

Калориметрдiң алған жылуы мынаған тең:



QK = cK·mK·(Θ - tС).

Калориметрге құйылған судың алған жылуы осыған ұқсас формула бойынша есептеледi:



QС = cС·mС·(Θ - tС).

Энергияның сақталу заңы негiзiнде жылу балансының теңдеуiн құрастырамыз:



QK + QС = QД

немесе


cК·mК·(Θ- tС) + cС·mС·(Θ- tС) = cД·mД·(tД-Θ).

Осыдан, дене жасалынған заттың меншiктi жылу сыйымдылығын анықтайтын өрнектi аламыз:

.

Параметрлерiнiң барлық мәндерiн СИ өлшем бiрлiк жүйесiне ауыстырып: mk = 0,128 кг, mв = 0,240 кг, mт = 0,192 кг екендiгiн аламыз. Жоғарыда алынған өрнекке осы мәндердi қойып, мынаны табамыз:



.

Жауабы: заттың меншiктi жылу сыйымдылығы шамамен 916 Дж/кг· град-ты құрайды.

2-есеп.

Вертикалды цилиндр iшiнде, ауыр поршеннiң астында, массасы 2 кг оттегi бар. Температурасын 5o К – ге көтеру үшiн оған 9160 Дж мөлшерi берiлдi. Газдың ұлғаюы кезiндегi және оның iшкi энергиясы көбейген кездегi жасаған жұмысын табыңдар. Оттегiнiң молярлық массасы 32·10-3 кг/моль-ге тең.

Шешуi:

Газдың жасаған жұмысы мына формула бойынша анықталады:

.

Сандық мәндерiн қоя отырып, мынаны аламыз:



.

.

Өлшем бiрлiгiн тексеремiз:



.

Газдың iшкi энергиясының (көбеюiн) артуын табу үшiн, термодинамиканың бiрiншi заңын пайдаланамыз:

.

Сандық мәндерiн қоя отырып, мынаны аламыз:



ΔU = 9160-2597=6563.

Жауабы: газдың жасаған жұмысы 2597 Дж-ды құрады, ал осы кездегi оның iшкi энергиясы 6563 Дж-ге артты.

3-есеп.

Массасы 0,1 кг оттегi адиабаталық түрде сығылады. Осы кезде газдың температурасы 273o К -нен 373o К - ге шейiн өседi. Газдың сығылуы кезiнде жасаған жұмысы мен iшкi энергиясының (айырымы) өсiмшесi неге тең?

Шешуi:

Термодинамиканың бiрiншi заңын жазайық:



Q = ΔU + A′.

Адиабаталық процесс кезiнде Q = 0, демек, ?U = - A?.

Өздерiңiз бiлетiндей, идеалды бiр атомды газдың iшкi энергиясы мынаған тең:

,

Бiрақ, оттегi екi атомды газ болғандықтан, мынаны аламыз:



.

M = 32·10-3 (кг/моль).

Өлшем бiрлiгiн тексеремiз:

Сандық мәндерiн қоямыз:

(кДж).

Сонда, жасалынған жұмыс мынаған тең болады: А = А′ = 6,5 (кДж).



Жауабы: iшкi энергияның айырымы (өсiмшесi) 6,5 кДж-ге тең.

4-есеп.

Идеалды жылу машинасы Карно циклы бойынша жұмыс iстейдi. Осы кездегi қыздырғыштан алынатын жылудың 80%-i тоңазтқышқа берiледi. Қыздырғыштан алынатын жылудың мөлшерi 1,5 ккал-ға тең. 1) циклдың ПӘК-iн, 2) толық цикл кезiнде жасалынған жұмысты табыңыздар.

Шешуi:

Жылу машинасының ПӘК -i мына формула бойынша анықталады:



η = (Qқ – Qт)/Qқ,

мұндағы Qқ – қыздырғыштан алынған жылу, Qт – тоңазтқышқа берiлген жылу.

Бiз, Qқ =1,5 ккал, Qт = 80%· Qн = 1,2 ккал екендiгiн бiлемiз . Осыдан:

.

Бiр цикл iшiнде идеалды жылу машинасы үшiн қыздырғыштан сан мәнi жағынан Qқ жылу мөлшерiне тең энергия алынады, ал (Qқ – Qт) = Qп механикалық энергиға айналады. Мұндағы Qп дегенiмiз механикалық жұмыс А – ға айналған, пайдалы жылу болып табылады.



Бiздiң жағдайымызда Qн = 1,5 ккал, Qх = 1,2 ккал. Сонда А = Qн – Qх = 0,3 ккал-ға немесе 0,3· 4,19· 1000 Дж≈1,26·103 Дж. -ге тең болады.

Жауабы: А = 0,3 ккал немесе 1,26·103 Дж.

5-есеп.

ПӘК-i 30% тепловоз орташа қуатпен N = 3000 а.к 3 сағат жұмыс iстейдi. Осы уақыт iшiнде, ол дизель отынының қандай мөлшерiн шығындайды.

Шешуi:

Шығындалған дизель отынының массасы m-ды мына формула бойынша есептеймiз:



Qз = q·m,

мұндағы Qж - жұмсалған жылу, q –дизель отынының жануының меншiктi жылуы. Таблица бойынша ол мынаған тең: q = 42·106 Дж/кг. Жұмсалған жылу тепловоздың п.ә.к-i формуласынан анықталады: η = Qп/Qж. Мұндағы Qп - жұмыс жасауға кеткен пайдалы жылу. Ол қуаттың формуласы бойынша есептелiнедi:



N = Qп /t.

Сонымен,



η = (N·t)/(q·m),

бұдан массаға арналған өрнектi аламыз:



m = (N·t)/( q· η).

Есептi СИ өлшем бiрлiк жүйесiнде шешемiз. Бiз η = 0.3, t = 3·3600 сек, N = 3000·736 Вт, q = 42·106 Дж/кг екндiгiн бiлемiз.

Өлшем бiрлiгiн тескеремiз:

Сандық мәндерiн орнына қойып; мынаны аламыз:



Жауабы: шығындалған дизель отынының массасы шамамен1893 кг.-ға тең.

2.3. Термодинамика бөлімінде қойылатын физикалық практикумдар

ЭНЕРГИЯ САҚТАЛУ ЗАҢЫ



Қажетті құрал-жабдықтар: қарға толтырылған екі металл ыдыс, ағаш тақтайша. тұшшы су, ас тұзы, қасық.

Табиғатта энергия жоқтан пайда болмайды және жоғалып кетпейді, ол тек бip түрден екінші түрге айналады, бip денеден екіншi денеге беріледi, ал тұйықталған жүйелерде толық энергия тұрақты шама болып қалады (сақталады).



Q=AU+A

Термодинамиқаның бipіншi заңы осылай тұжырымдалады: ішкi энергияның өзгерісі жүйеге берілген жылу мөлшері мен сыртқы күштердің жұмысының қосындысына тең:

AU- А + Q

Қар салынған ыдысқа ас тұзын қосқан кезде болатын құбылысты қарастырайық. Осы экспериментті өткізу үшін қарға толтырылған екі металл ыдыс, ағаш тақтайша, тұшшы су, ас тұзын аламыз.

Тақтайшаға тұшшы су кұйып, үстіне ыдыстарды қоямыз. Бip ыдыстағы қарды ас тұзымен араластырамыз.

Бipaз уақыт өткеннен кейін ыдыстарды көтеріп, қызықты құбылысты байқаймыз: ас тұзы қосылған ыдыс тақтайшаға жабысып қалады, ал екінші ыдыс бөлек көтеріледі, Бірінші ыдыстың тақтайшаға жабысып қалғанын ыдыстың астындағы судың мұзға айналуымен түсіндіреміз. Бұл құбылысты түсініп көрейік.


жүктеу 2,58 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   15




©g.engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін қызмет
халықаралық қаржы
Астана халықаралық
қызмет регламенті
бекіту туралы
туралы ережені
орталығы туралы
субсидиялау мемлекеттік
кеңес туралы
ніндегі кеңес
орталығын басқару
қаржы орталығын
қаржы орталығы
құрамын бекіту
неркәсіптік кешен
міндетті құпия
болуына ерікті
тексерілу мемлекеттік
медициналық тексерілу
құпия медициналық
ерікті анонимді
Бастауыш тәлім
қатысуға жолдамалар
қызметшілері арасындағы
академиялық демалыс
алушыларға академиялық
білім алушыларға
ұйымдарында білім
туралы хабарландыру
конкурс туралы
мемлекеттік қызметшілері
мемлекеттік әкімшілік
органдардың мемлекеттік
мемлекеттік органдардың
барлық мемлекеттік
арналған барлық
орналасуға арналған
лауазымына орналасуға
әкімшілік лауазымына
инфекцияның болуына
жәрдемдесудің белсенді
шараларына қатысуға
саласындағы дайындаушы
ленген қосылған
шегінде бюджетке
салығы шегінде
есептелген қосылған
ұйымдарға есептелген
дайындаушы ұйымдарға
кешен саласындағы
сомасын субсидиялау