Термодинамикалық жұмыс. Физика, 10 сынып, дидактикалық материал.

Сабақты бағыттаушы карта

(W) Тапсырма. Берілген суреттерге мұқият қараңдар және ортақ физикалық ұғымды анықтаңдар.

-Денелер атқарған жұмыс бірдей деуге бола ма?

-Атқарылған жұмыс пен ішкі энергия арасындағы байланысты анықтаңдар7

- 4 –суретке көңіл аударыңдар: газдың жұмысы немесе сыртқы жұмыс деген не?

-Осы әрекет ішкі энергиямен қалай байланысты ?

Сабақтың ортасы.

Газдың ішкі энергиясын өзгерту үшін,газға біршама жылу мөлшерін беру керек немесе газды сығу арқылы сырттан жұмыс атқарылуы тиіс.

• https://www.youtube.com/watch?v=Xcrco59p40o (03:00-06:00) Видеофильмді қарап отырып, дәптерге тірек сөздерді жазып алу.
• Тапсырма 1. Мына сұрақтарға жауап береді
• Графикте қандай процесс қарастырылған?
• Жұмыс қандай әріппен белгіленген?
• Газ жұмысы неге тең?
• Жұмысты есептеу формуласы?
• Егер процесс изохоралық болса, жұмыс неге тең?

Жалпы сынып болып талдау жасау.

(W) Теориялық түсінік. Механикадағы жұмыс : .

(θ – орын ауыстыру мен күш векторлары арасындағы бұрыш)

Изохоралық процестегі (V = const) жұмыс  A = 0.

Изобаралық процестегі (p = const):

Изотермиялық процестегі  ( ΔU = 0) жұмыс термодинамиканың бірінші заңы бойынша Q = A.

Изотермиялық ұлғаю кезінде газ жұмысты өзіне берген жылу мөлшері есебінен атқарады,ал итзтермиялық сығылу кезінде газды сығу үшін сыртқы жұмыс есебінен болады,,яғни газ теріс жұмыс атқарады.

Изобаралық процесс кезіндегі жұмысты қарастыруды оқушылардың өздеріне ұсынуға болады. Тақтадағы слайдты пайдаланып, көмек бере отырып, талдау жасау.

-Газдың ұлғайғанға дейінгі және ұлғайғаннан кейінгі күйіне

-Изобаралық процестегі жұмыс формуласын қорытып шығару: A=pΔV

p(V) грaфик бойынша abcd фигураның ауданының геометриялық формуласы: A= p; .

Жалпы қысым тұрақты ұсталанап тұра алмайды. Мысалы, изотермиялық процесс кезінде қысым көлемге кері пропорционал. Бұл жағдайда газ жұмысы қисық сызық ауданыныа тең:

(G) Тапсырма 2. Жұппен жұмыс.

1. Идеал газдың көлемі 1-суретте көрсетілгендей өзгереді. Газ жұмысы неге тең?

А) 4 · 10⁵ Дж. Б) 8 · 10⁵ Дж.

В) 4 · 10² Дж. Г) 8 · 10² Дж.

• Су қойнауының түбінен газ көпіршігі көтерлді. Ос кезде газ жұмыс атқара ма ?
• Дене температурасын өзгертпей денеге қандай да бір жылу беруге бола ма?
• Неге газды сыққан кезде қызады?

5. Газ көлемі 2·10^-3 м³ -тан 6·10^-3 м³ –қа дейін өзгерген кезде 600 Дж жұмыс атқарды. Қандай қысымда процесс ұлғайды?

 6. Газды 1 күйден 2 күйге екі жолмен өзгертуге болады. Қай жағдайда көп жұмыс атақарылады? Қандай процесс кезінде газдың ішкі энергиясы көп?

7. Газ 500 кПа тұрақты қысымда көлемін 7 л-ден 33 л-ге дейін өзгертті. Газ қандай жұмыс атқарды?

Сабақтың соңы . Рефлексия. Сабақтың оқу мақсаты бойынша қиындық туғызған сұрақтарға бір-біріңе көмек беру арқылы түсіндіріңдер.

Қосымша есептерді шешімімен үйде талдау жасаңдар.

Есеп 1.  Цилиндрде ауыр поршень астында көмірқышқыл газы (М = 0,044 кг/моль) массасы m = 0,20 кг бар. Газ ΔТ = 88 К қыздырлады. Сонда газ қандай жұмыс атқарады?

Шешуі . Газ тұрақты қысымда р ұлғаяды, қысымды тудыратын атмосфера және поршень. Бұл жағдайда газ жұмысы А' = p(V₂ - V₁), мында V₁ және V₂ — бастапқы және соңғы газдың көлемі. Менделеева—Клапейрон теңдеуінен pV₂ және pV₁ көбейтінділерді табамыз  Онда

Есеп 2. 3 моль газ сығылған кезінде қанша жұмыс жасайды, егер оның температурасы 100 К арттса? Жылу шығынын ескермеңдер.

Шешуі. Сығылу кезінде сыртқы күштер оң мәнді жұмыс атқарады, оның әсерінен ішкі энергия сонымен қатар температура өзгереді. А = ΔU. Ішкі энергияның өзгерісі

Газдың қысым күшінің жұмысы :

Есеп 3.  13.4 суретте газ қысымының көлемге тәуелділігі 1 күйден 4 күйге өткендегісі көрсетілген. Газдың жұмысын анықтаңдар.

Шешуі . Газдың жұмысы штрихталған фигураның ауданына тең. Процесстер 1—2 және 3—4 изобаралық, сондықтан газдың жұмысы бұл процесстерде

А'_{1 - 2} = p₁(V₂ - V₁),     А'_3-4 = p₂(V₄ - V₃).

2—3 процессте газдың үш параметріде өзгереді. Бұл процессте газдың жұмысы  

Сондықтан V₂ — V₁ = V₃ — V₂ = V₄ — V₃ = ΔV екенін ескеріп, аламыз