-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:



Энергияның сақталу заңының математикалық өрнегі:

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

Q=0

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

№	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

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 (Q_алған.=…)

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

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.
    

Iшiнде температурасы t_c = 8,4^oС , m_c = 240 г суы бар, жезден жасалынған массасы m_K = 128 г калориметрге , массасы m_д = 192 г , t_д = 100^oС температуға дейiн қыздырылған, металдан жасалынған дене батырылған. Калориметрдегi ақырғы температура Θ = 21,5^oС-ге тең болып орнықты. Дене жасалынған заттың меншiктi жылу сыйымдылығы с_д –ны анықта.

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

Калориметрдiң алған жылуы мынаған тең:

Калориметрге құйылған судың алған жылуы осыған ұқсас формула бойынша есептеледi:

Энергияның сақталу заңы негiзiнде жылу балансының теңдеуiн құрастырамыз:

немесе

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

.

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

№ 2-есеп.

Вертикалды цилиндр iшiнде, ауыр поршеннiң астында, массасы 2 кг оттегi бар. Температурасын 5^o 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:

№ 3-есеп.

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

Шешуi:

Термодинамиканың бiрiншi заңын жазайық:

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:

Өлшем бiрлiгiн тексеремiз:

Сандық мәндерiн қоямыз:

(кДж).

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

№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:

мұндағы Q_қ – қыздырғыштан алынған жылу, Q_т – тоңазтқышқа берiлген жылу.

Бiз, Q_қ =1,5 ккал, Q_т = 80%· Q_н = 1,2 ккал екендiгiн бiлемiз . Осыдан:

.

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

№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:

мұндағы Q_ж - 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 = Q_п/Q_ж. Мұндағы Q_п - жұмыс жасауға кеткен пайдалы жылу. Ол қуаттың формуласы бойынша есептелiнедi:

Сонымен,

бұдан массаға арналған өрнектi аламыз:

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:

ЭНЕРГИЯ САҚТАЛУ ЗАҢЫ

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).

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.