Тема: «Основы термодинамики» (5 часов)

1) Подготовка к написанию физического диктанта, выполнению практической работы: проработка и повторение материала по данной теме по учебнику, лекциям, ответы на контрольные вопросы – 1,5 часа

Цель: систематизация знаний о физических понятиях, закономерностях, законах и теориях; уверенное использование физической терминологии и символики.

Контрольные вопросы по теме: «Основы термодинамики»:

1. Какие тела называют макроскопическими?

2. Дайте определение внутренней энергии. Чем отличается внутренняя энергия идеального газа от внутренней энергии реального газа?

3. Приведите примеры превращения механической энергии во внутреннюю и обратно в технике и в быту.

4. От каких физических величин зависит внутренняя энергия?

5. Выведите формулу внутренней энергии одноатомного идеального газа.

6. Запишите формулу для определения внутренней энергии одноатомного идеального газа через давление и объем.

7. Один моль какого газа – водорода или гелия – при одинаковой температуре имеет большую внутреннюю энергию?

8. Почему газ при сжатии нагревается?

9. Запишите формулу для определения работы внешних сил, действующих на газ.

10. Чем отличается работа, совершаемая внешними телами над газом, от работы самого газа (над внешними телами)?

11. Объясните, как графически определить работу при изобарном расширении газа.

12. Чему равна работа газа при изохорном процессе?

13. Объясните, как графически определить работу при изотермическом расширении газа.

14. Дайте определение теплопередачи (теплообмена).

15. Дайте определение количества теплоты.

16. Запишите формулу для расчета количества теплоты, необходимого для нагревания тела или отдаваемого телом при охлаждении.

17. Что называют удельной теплоемкостью вещества? Назовите ее единицы измерения в СИ.

18. Запишите формулу для расчета количества теплоты, затраченного на плавление кристаллического тела произвольной массы или выделяемое при кристаллизации этого тела?

19. Что называют удельной теплотой плавления? Назовите ее единицы измерения в СИ.

20. Запишите формулу для расчета количества теплоты, необходимого для парообразования произвольной массы жидкости или выделяемого при конденсации пара в жидкость.

21. Что называют удельной теплотой парообразования? Назовите ее единицы измерения в СИ.

22. Запишите формулу для расчета количества теплоты, выделяемого при сгорании произвольной массы определенного топлива.

23. Что называют удельной теплотой сгорания? Назовите ее единицы измерения в СИ.

24. Запишите и сформулируйте уравнение теплового баланса.

25. Запишите и сформулируйте первый закон термодинамики.

26. Запишите и сформулируйте первый закон термодинамики для изотермического, изобарного, изохорного и адиабатного процессов.

27. Дайте определение адиабатного процесса. При каких условиях он осуществляется?

28. Что называют тепловым двигателем?

29. Что называют нагревателем, холодильником? Какова их роль в работе теплового двигателя?

30. Что называют рабочим телом? Какие вещества используются в качестве рабочего тела двигателя?

31. Запишите формулу для определения работы, совершаемой двигателем.

32. Дайте определение КПД теплового двигателя.

33. Запишите формулу для определения КПД теплового двигателя.

34. По какой формулу определяется КПД идеальной тепловой машины (КПД машины Карно)?

35. Может ли КПД теплового двигателя быть больше единицы?

Форма контроля: физический диктант по теме «Основы термодинамики»

2) Решение задач по теме: «Основы термодинамики» − 1 час.

Цель: закрепление теоретических знаний и формирование умений применять их при решении физических задач.

Задачи для самостоятельного решения:

1. Какую температуру будет иметь вода, если смешать 400 л воды при 20 °С и 100 л воды при 70 °С?

2. При изотермическом расширении идеальным газом совершена работа А = 20 Дж. Какое количество теплоты сообщено газу?

3. Определить работу идеальной тепловой машины за один цикл, если в течение цикла машина получает от нагревателя 2 095 Дж теплоты. Температура нагревателя 400 К, температура холодильника 300 К.

4. Температура нагревателя тепловой машины, работающей по циклу Карно, 207°С, а температура холодильника 117°С. Какой должна быть температура нагревателя (при неизменной температуре холодильника), чтобы КПД машины увеличился в три раза?

Форма контроля: проверка решения задач.

3) Практическая работа: «Определение количества теплоты, отдаваемого организмом человека в окружающую среду» − 0,5 часа.

Цель: формирование экспериментальных умений вести наблюдения, проводить измерения, ставить опыты.

Цель работы: научиться экспериментально определять количество теплоты, отдаваемое организмом человека в окружающую среду.

Оборудование: напольные весы, термометр.

Теоретическая часть

Количество теплоты, полученное телом при нагревании или отданное при охлаждении, определяется формулой:   (1),  где c – удельная теплоемкость тела человека. Учитывая, что в среднем человек на 80% состоит из воды, удельную теплоемкость тела человека можно приблизительно считать равной:

 m – масса тела человека;

t₁ – температура окружающей среды (воздуха); t ₂ – температура вашего тела.

Ход работы

1. Найдите массу m собственного тела, используя напольные весы.

2. Измерить t₁ – температуру воздуха и t₂ – температуру вашего тела.

3. Рассчитайте количество теплоты, отдаваемое вашим организмом в окружающую среду по формуле (1):

Q=_____________________________________= _________________.

4. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу:

5. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе.

Вывод: ________________________________________________________________

Форма контроля: проверка отчетов по работе, защита результатов эксперимента.

4) Самостоятельное изучение темы: «Экологические последствия работы тепловых двигателей и охрана окружающей среды» − 2 часа, форма отчетности - конспект в тетради, сообщение, презентация.

Цель: формирование у студентов умений работать с дополнительными источниками информации для получения новых физических знаний, развитие познавательных интересов.

Форма контроля: проверка конспектов, оценивание сообщений.