Урок-соревнование «Термодинамика. Игры разума»
Тип урока: повторительно – обобщающий.
Форма урока: урок-соревнование.
Цели урока:
· повторить основные понятия темы «Термодинамика»,
· продолжить формирование умений описывать термодинамическиепроцессы физическими величинами и законами,
· раскрыть роль и значение тепловых двигателей в современнойцивилизации
· развить умение анализировать и обобщать результаты исследования
· привлечь к активной самостоятельной деятельности;
· развить интереса к предмету.
Оборудование:
Ход урока:
1. Вступительное слово учителя.
Мы с вами изучили тему «Термодинамика». Насегодняшнем уроке мы с вами еще раз повторим все основные понятия и формулыэтой темы, решим задачи и поговорим о роли и значении тепловых машин и ихшироком применении.
Класс делится на 3 команды, в каждой команде выбирают капитана ипридумывают название.
2. Первый конкурс «Вопрос-ответ».
Каждой команде по очереди задаётся вопрос. За правильный ответ –1 балл.
Вопросы команде № 1
1. Переведите температуру в СИ: ‑300С (243К)
2. Как называется газ, состоящий из отдельных атомов, а не молекул? (одноатомный)
3. Единица измерения количества теплоты (Джоуль)
4. Как называется энергия, которую тело получает или теряет притеплообмене? (количество теплоты)
5. Удельная теплоемкость воды равна …….. (4200 Дж/кг*с)
6. В каких единицах измеряли количество теплоты до введения системыСИ (калории)
7. Как меняется внутренняя энергия газа, если его сжать при помощипоршня? (увеличивается)
8. Кем был спроектирован и создан первый паровой двигатель в России?(И.И. Ползунов)
9. Это устройство, превращающее внутреннюю энергию топлива вмеханическую работу (тепловой двигатель)
10. Показатель эффективности теплового двигателя (КПД)
Вопросы команде № 2
1. Единица измерения внутренней энергии тела (Джоуль)
2. В каком веке возникла термодинамика? (19)
3. Переведите относительную температуру в СИ 120С (285К)
4. Назовите два способа изменения внутренней энергии тела(теплообмен, совершение работы).
5. Как называется состояние термодинамической системы, параметрыкоторой не меняются со временем? (равновесное)
6. Это процесс передачи энергии от одного тела к другому безсовершения работы (теплообмен)
7. Как называется и чему равно минимальное значение, до которогоможет быть охлаждено физическое тело? (абсолютный нуль, -2730С)
8. Назовите три основных виды тепловых двигателей (турбинные,поршневые, реактивные)
9. Удельная теплоемкость меди равна …….. (400 Дж/кг*с)
10. Как меняется внутренняя энергия газа при его расширении? (уменьшается)
Вопросы команде № 3
1. Какого учёного считают основоположником термодинамики? (Карно)
2. Как называется сумма кинетической энергии движения молекул телаи потенциальной энергии их взаимодействия? (внутренняя энергия)
3. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от одногомакроскопического параметра. Какого? (температура)
4. Единица измерения работы (Джоуль)
5. Переведите относительную температуру в абсолютную -1100С. (163К)
6. Назовите три одноатомных газа (гелий, неон, аргон)
7. Удельная теплоемкость алюминия равна …….. (920 Дж/кг*с)
8. Как называется периодически действующая тепловая машина, котораябыла бы способна превращать в полезную работу всё подводимое к ней количествотеплоты? (вечный двигатель второго рода)
9. Кто получил патент на универсальный паровой двигатель? (Дж.Уатт)
10. Назовите триосновные части любого теплового двигателя (нагреватель, рабочее тело,холодильник)
3. Второй конкурс «Формулы».
Команды получают разрезанные на части формулы. Задача – склеитьформулы верно и записать называние каждой формулы. За каждую верную формулукоманда получает 2 балла.
|
Формула |
Название формулы |
||
|
|
= |
|
Внутренняя энергия |
|
|
= |
|
Изменение внутренней энергии |
|
|
= |
|
Количество теплоты |
|
|
= Представленная информация была полезной? ДА 58.76% НЕТ 41.24% Проголосовало: 965 |
|
Работа газа |
|
|
= |
|
Первый закон термодинамики |
|
|
= |
|
Полезная работа |
|
|
= |
|
КПД |
|
|
= |
|
КПД идеального теплового двигателя (цикла Карно) |
4. Третий конкурс «Конкурс капитанов».
Капитаны на листах должны начертить схему теплового двигателя (подписатьназывания составных частей и физических величин), записать определениетеплового двигателя и формулу для вычисления КПД теплового двигателя. Еслизадание выполнено верно, команда получает 3 балла.
Пока капитаны выполняют задание, команды решают задачи. Каждаяверно решённая задача – 3 балла.
Задача 1. Какую работу совершает газ при переходе изсостояния 1 в состояние 4 (см. рисунок)?
Задача 2. Тепловая машина имеет КПД 40 %. За один циклработы она отдаёт холодильнику количество теплоты 600 Дж. Какое количествотеплоты при этом получает машина от нагревателя?
Задача 3. Температура нагревателя идеальной машины4000С, а температура холодильника 270С. Какую полезную работу совершает машиназа один цикл, если она получает от нагревателя количество теплоты 1,1 кДж?
5. Четвёртый конкурс «Опыты».
Учитель демонстрирует опыт. Задача команд записать на листахфизические явления, объясняющие этот опыт. За верное объяснение команда получает5 баллов.
Опыт № 1. Оборудование: вареное куриное яйцо, бутылка сшироким горлышком, но меньшим, чем диаметр яйца, спички, бумажка.
1. Чистим вареное яйцо.
2. Поджигаем бумагу от спички.
3. Бросаем горящую бумагу в бутылку.
4. Помещаем яйцо в горлышко бутылки.
Итог: при нагревании воздух расширяется, а при охлаждениисжимается. Когда в бутылке оказывается горящая бумага, воздух в бутылкестановится более объемным. Как только мы закрываем яйцом горлышко бутылки,доступ кислорода прекращается, и горение бумаги останавливается. После этоговоздух в бутылке остывает и сжимается. Из-за разности давления в бутылке и заее пределами яйцо втягивается внутрь бутылки.
Опыт № 2. Оборудование: два воздушных шарика, свеча илиспиртовая горелка, спички.
1. Наливаем в один шарик немного воды и надуваем его.
2. Второй воздушный шарик надуваем без добавления воды.
3. Зажигаем спиртовую горелку или свечу.
4. Помещаем шарик с водой над горелкой.
5. Помещаем шарик без воды над горелкой.
Итог: если надутый воздушный шарик поднести к открытомуогню — он лопнет. А если в шарик налить немного воды и поместить над открытымогнем, то вода будет забирать тепло и шарик останется целым.
Опыт № 3. Оборудование: Пробирка, вода, свеча, спички.
1. Возьмём пробирку, нальём туда немного воды и заткнём еёпробкой.
2. Начнём эту пробирку нагревать.
3. Через некоторое время пар, образовавшийся в этой пробирке отзакипающей жидкости, вытолкнет пробку наружу.
Итог: При кипении воды в пробирке образуется пар. Под давлениемпара выскочила и поднялась вверх. Энергия топлива перешла во внутреннюю энергиюпара. А пар расширяясь, совершил работу – поднял пробку. Внутренняя энергияпара превратилась в кинетическую энергию пробки.
6. Пятый конкурс «Кроссворд».
Команды разгадывают кроссворд. За каждое верно разгаданное слово– 1 балл.
Вопросы:
1. Устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива вмеханическую работу.
2. Процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершенияработы.
3. Какой источник энергии являлся основным до XVIII в.?
4. В работах этого учёного заложены основы термодинамики.
5. Газ, состоящий из отдельных атомов, а не молекул.
6. Показатель эффективности теплового двигателя.
7. Какой учёный изобрёл и запатентовал первый универсальный паровойдвигатель.
8. Макроскопический параметр, от которого зависит внутренняяэнергия идеального газа?
9. Величина, равная произведению среднего давления газа наизменение его объёма.
10. Какое свойство явлений в природе отражает второй закон термодинамики?
11. Что является рабочим телом в тепловом двигателе?
12. Единица измерения внутренней энергии.
13. Явление, возникающее в больших городах и промышленных центрах,вызванное загрязнением атмосферы в результате сжигания топлива в тепловыхмашинах.
Ответы:
7. Подведение итогов урока.
Итак, сегодня на уроке мы ещё раз повторили с вами всеопределения, формулы, порешали задачи, а так же проверили свои знания попройденной теме.
Оценки за урок: …
