2-й семестр
ТЕПЛОВІ ЯВИЩА
4. Кількість теплоти. Теплові машини
Урок 2/44
Тема. Способи зміни внутрішньої енергії
Мета уроку: познайомити учнів із двома способами зміни внутрішньої енергії.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
План уроку
Контроль знань | 4 хв. | 1. Що таке внутрішня енергія? 2. У яких процесах змінюється внутрішня енергія тіл? Наведіть приклади таких процесів. 3. Від чого залежить внутрішня енергія тіла? |
Демонстрації | 5 | 1. Нагрівання тіл при виконанні роботи. 2. Нагрівання тіл шляхом теплопередачі. 3. Теплопровідність металів |
Вивчення нового матеріалу | 30 хв. | 1. Кількість теплоти. 2. Два способи зміни внутрішньої енергії. 3. Види теплообміну. 4. Теплопровідність |
Закріплення вивченого матеріалу | 6 хв. | 1. Контрольні питання. 2. Поміркуй і відповідай |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Кількість теплоти
Ми вже знаємо, що внутрішню енергію тіла можна збільшити, виконавши роботу – за
А чи можна змінити внутрішню енергію тіла, не виконуючи роботи?
Звичайно, можна: так, гарячий чай у склянці остигає – його температура поступово наближається до кімнатної. А ложка, опущена в гарячий чай, нагрівається, її внутрішня енергія збільшується. Але робота при цьому не відбувається.
Зміну внутрішньої енергії тіла без виконання роботи називають теплообміном.
При теплообміні відбувається зміна енергії.
Енергію, яку одержує або віддає тіло при теплообміні, називають кількістю теплоти.
Кількість теплоти позначають звичайно Q. Якщо в процесі теплообміну внутрішня енергія тіла збільшується, то Q > 0, а якщо зменшується, то Q < 0.
Кількість теплоти вимірюють у джоулях.
2. Два способи зміни внутрішньої енергії
Потремо долоні дна об одну. Вони нагрілися – отже їх внутрішня енергія збільшилася.
Опустимо в гарячий чай холодну ложку. Молекули гарячої води починають передавати частину своєї кінетичної енергії молекулам металу, і ті починають рухатися швидше. Кінетична енергія молекул води при цьому зменшується, а кінетична енергія частинок ложки – збільшується. Разом з кінетичною енергією змінюється й внутрішня енергія, але ця зміна відбувається без виконання роботи. Отже, існують два способи зміни внутрішньої енергії: 1) шляхом виконання механічної роботи; 2) шляхом теплообміну. Необхідно звернути увагу учнів, що зміна внутрішньої енергії тіла завжди відбувається за рахунок енергії інших тіл: при виконанні роботи – за рахунок механічної енергії; при теплообміні – за рахунок зміни внутрішньої енергії.
3. Види теплообміну
Отже, у процесі теплообміну кількість теплоти може передаватися від більш нагрітого тіла до менш нагрітого. Наприклад, від батареї водяного опалення нагрівається повітря у квартирі. Теплообмін має місце й у природі. Наприклад, теплова течія в океані (Гольфстрім) нагріває повітря біля його поверхні.
Познайомимося з основними видами теплообміну.
Існують три способи теплообміну: теплопровідність, конвекція, випромінювання.
4. Теплопровідність
Познайомимося з першим способом – теплопровідністю.
Поставимо два проблемних досліди:
А) на дерев’яний циліндр наколюємо ряд кнопок, обертаємо його одним шаром паперу (див. рисунок). При короткочасному розміщенні циліндра в полум’ї пальника відбувається нерівномірне обвуглювання паперу. Ставимо питання: “Чому папір, що прилягає до кнопок, обвуглюється менше?”
Б) Закріпимо в одному штативі кінець мідного стрижня, а в іншому штативі – кінець сталевого стрижня таких самих розмірів. До кожного стрижня приліпимо знизу воском кілька монеток і будемо нагрівати вільні кінці стрижнів (див. рисунок).
Незабаром віск почне плавитися, й монетки почнуть відпадати від стрижнів.
Узагальнюючи відповіді учнів, з’ясовуємо, що при нагріванні відбувається збільшення швидкості руху молекул, з яких складається тіло. Цей рух передається сусіднім молекулам, у результаті швидкість цих молекул й, отже, температура даної частини тіла зростає.
Вид теплообміну, обумовлений передачею енергії від одного тіла до іншого або від одних частин тіла до інших у результаті теплового руху й взаємодії частинок, називають теплопровідністю.
Найбільш відмітна властивість теплопровідності: при цьому процесі не відбувається переносу речовини.
Виміри показують, що великою теплопровідністю володіють метали, особливо срібло й мідь. Вода, цегла й скло “проводять тепло” у сотні разів гірше, ніж мідь, і в десятки разів гірше, ніж сталь. Теплопровідність дерева в кілька разів менше, ніж цегли.
Дуже мала теплопровідність газів. Цим обумовлена мала теплопровідність пухнастих тканин, наприклад вовни: між їхніми волокнами багато повітря. З тієї ж причини мала й теплопровідність пористих матеріалів (типу пінопласту), а також снігу, особливо який тільки-но випав. “Теплий” сніжний покрив уберігає взимку від вимерзання грунт і рослини (озимі).
Речовини з малою теплопровідністю використовують як утеплювачі й тепло-ізолятори.
Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу
Що таке кількість теплоти? Яка одиниця кількості теплоти?
Наведіть приклади зміни внутрішньої енергії за допомогою теплообміну.
Наведіть приклади, які речовини мають найбільшу й найменшу теплопровідність.
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
Поміркуй і відповідай
1. Чому вираз “шуба гріє” є неправильним?
2. Чому в спеку жителі пустелі надягають на себе хутряний одяг?
3. Чому сніг має погану теплопровідність?
Домашнє завдання-1
1. У-1: § 22 (п. 1, 2).
2. Сб-1:
Рів1 – № 24.2, 24.8, 25.4, 25.5, 25.6.
Рів2 – № 24.14, 24.18, 25.16, 25.17, 25.20.
Рів3 – № 24.23, 24.25, 25.31, 25.32, 25.41.
Домашнє завдання-2
1. У-2: §§ 35, 36.
2. Сб-2:
Рів1 – № 27.4, 27.5, 27.6, 27.7, 27.15.
Рів2 – № 27.16, 27.17, 27.18, 27.19, 27.20.
Рів3 – № 27.21, 27.22, 27.23, 27.38, 27.39.
(2 votes, average: 3,00 out of 5)