Урок на тему уравнение теплового баланса

План-конспект урока по физике в 8-м классе с применением ИКТ на тему: «Уравнение теплового баланса»

Разделы: Физика

Тип урока: объяснение нового материала.

Форма проведения урока: лекция.

Цели урока: выяснить физическое содержание закона сохранения энергии для тепловых процессов; вывести уравнение теплового баланса.

Задачи:

• способствовать развитию интереса к физике, логического мышления, внимания, памяти, самостоятельности при поиске решения;
• формировать научное мировоззрение;
• формировать умение работать в малых группах.

Средства обучения:

• УМК — Программа МО РФ ОСНОВНОЙ ШКОЛЫ. Физика. 7-9 классы. Авторы:Е.М.Гутник, А.В.Перышкин. Москва, «Дрофа», 2005.
• Учебник «Физика. 8 класс» А.В.Перышкин, «Дрофа», 2006 г.

Оборудование урока:

• Раздаточный материал (задачи).
• Проектор, компьютер, видеоматериалы.
• Электронные уроки и тесты «Физика в школе» раздел «Внутренняя энергия», м/м презентация учителя.
• Microsoft Office Word – XP 2007.
• Microsoft Office Power Point -2007.

Ход урока

Ι. Вводное слово учителя.

1.Тема урока вводится через интригующую загадку Шерлока Холмса. [1]

(Приложение 1. Слайд с Шерлоком Холмсом и его загадкой.)

Выслушав ответы детей, педагог обещает, что в конце урока, они сами решат: правы ли они в своих предположениях.

ΙΙ. Объяснение нового материала.

Рассказ учителя сопровождается показом м/м материалов урока: «Внутренняя энергия» урок 6 («Новый Диск»).

Лекция учителя

М/м показ

1. В начале, необходимо отметить, что среди законов физики, есть такие, которые очень широко применяются в описании поведения тех или иных систем. Одним из таких законов и является закон сохранения энергии в тепловых процессах: то есть энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно. Она только переходит из одной формы в другую и если теплообмен и совершаемая работа происходит только между телами данной системы, то эта система называется изолированной. Для такой системы изменение внутренней энергии равно нулю и суммарная работа в системе тоже равна нулю, соответственно равно нулю и суммарное количество отданного и полученного телами тепла. Для любой изолированной системы при любых изменениях внутри нее внутренняя энергия остается неизменной.

Это и есть закон сохранения энергии в тепловых процессах. Он косвенно подтверждает невозможность остановки теплового движения.

«Внутренняя энергия» урок 6.

2. На последнем уроке мы с вами выполняли лабораторную работу, где высчитывали количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной. Вначале мы рассчитали отдельно количество теплоты в первом случае, потом — во втором, и затем сравнили результаты. Сегодня мы с вами научимся выполнять все эти операции при помощи красивейшего математического уравнения – уравнения теплового баланса.

3. Вызываются помощники из класса для проведения эксперимента.

4. Демонстрационный эксперимент.

Проводится на демонстрационном столе.

Мы знаем, что если привести в соприкосновение два тела разной температуры, то 1-е: теплообмен будет протекать до тех пор, пока температуры обоих тел не сравняются, и 2-е: первое тело будет передавать столько тепла, сколько получит второе тело.

Таким образом, из закона сохранения тепловой энергии получим:

Это соотношение называют уравнением теплового баланса.

Критерием истинности является практика. Поэтому, используя калориметр, смешаем фиксированные массы горячей и холодной воды с заданными температурами, и, затем, минуты через две, измерим температуру смеси t.

Один учащийся выполняет эксперимент, другой записывает «Дано» на доске:

Пусть m₁— масса горячей воды, m₂ масса холодной воды, тогда:

Что мы должны получить в результате эксперимента? В чем убедиться?

Расчетная конечная температура смеси и экспериментальная конечная температура должны совпасть.

После этого используя уравнение теплового баланса, рассчитаем температуру смеси.

0,2*70 — 0,2 t = 0,1 t-0,1*10

Откуда t = 50 o C

Затем, сравнивая измеренное значение с рассчитанным, мы убеждаемся, что

5. Решим задачу (практическая часть объяснения).

Учащиеся решают задачу совместно с учителем.

На экране м/м презентация «Задача».

В ведро налита вода массой 5 кг, температура которой 9 o С. Сколько кипятка надо долить в ведро, чтобы температура воды стала равной 30 o С?

ΙΙΙ. Закрепление изученного.

Открытие тайны Холмса.

Учитель еще раз выслушивает догадки, рассуждения детей и подводит итог.

На экране – разгадка – последний слайд Презентации «Шерлок Холмс».

Домашнее задание.

В воду массой 1,5 кг положили лед, начальная температура которого 0 o C. Начальная температура воды 30 o C Сколько нужно взять льда, чтобы он весь растаял?

Литература

В.И.Елькин «Необычные учебные материалы по физике». Книга 1. Москва, Школа-Пресс, 2001.

Урок на тему уравнение теплового баланса

Ключевые слова конспекта: количество теплоты, уравнение теплового баланса, закон сохранения энергии в тепловых процессах.

Для механических явлений при определённых условиях выполняется закон сохранения механической энергии: полная механическая энергия системы тел сохраняется, если они взаимодействуют силами тяготения или упругости. Если действуют силы трения, то полная механическая энергия тел не сохраняется, часть её (или вся) превращается в их внутреннюю энергию.

При изменении состояния тела (системы) меняется его внутренняя энергия. Состояние тела и соответственно его внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: в процессе теплопередачи или путём совершения внешними силами работы над телом (работа, например, силы трения). Мерой изменения внутренней энергии тела в процессе теплообмена выступает количество теплоты (Q).

Уравнение теплового баланса

В изолированной системе при смешивании горячей и холодной воды, количество теплоты Q₁, отданное горячей водой, равно количеству теплоты Q₂, полученному холодной водой, т.е.: |Q₁|= |Q₂| . Q₁ (выделенное) 0.

Q_{отданное} + Q_{полученное} = 0

Записанное равенство называется уравнением теплового баланса (эта формула и уравнение, используемое в 8 классе!). Определение: суммарное количества теплоты, которое выделяется в теплоизолированной системе равно суммарному количеству теплоты, которое в этой системе поглощается.

Уравнение теплового баланса связывает количество теплоты, полученное одним телом, и количество теплоты, отданное другим телом при теплообмене. При этом в теплообмене могут участвовать не два тела, а три и более: Q₁ + Q₂ + Q₃ + … = 0

Уравнение теплового баланса – это закон сохранения энергии для процессов теплообмена в термоизолированных системах. Оно даёт возможность определить те или иные величины. В частности, значения удельной теплоёмкости веществ определяют из уравнения теплового баланса.

◊◊◊ Обратите внимание! В более старших классах используется следующее определение «уравнения теплового баланса»: Если в изолированной системе тел не происходит никаких превращений энергии кроме теплообмена, то количество теплоты, отданное телами, внутренняя энергия которых уменьшается, равно количеству теплоты, полученному телами, внутренняя энергия которых увеличивается. При этом суммарная энергия системы не изменяется«. А также используется другая формула уравнения (с учетом интегральной формы Первого начала термодинамики):

Закон сохранения энергии в тепловых процессах

Закон сохранения энергии в тепловых процессах выполняется при нагревании тел за счёт энергии, выделяющейся при сгорании топлива. Топливо — это природный газ, дрова, уголь, нефть. При его сгорании происходит химическая реакция окисления — атомы углерода соединяются с атомами кислорода, содержащимися в воздухе, и образуется молекула оксида углерода (углекислого газа) С0₂. При этом выделяется энергия.

При сгорании различного топлива одинаковой массы выделяется разное количество теплоты. Например, хорошо известно, что природный газ является энергетически более выгодным топливом, чем дрова. Это значит, что для получения одного и того же количества теплоты, масса дров, которые нужно сжечь, должна быть существенно больше массы природного газа. Следовательно, различные виды топлива с энергетической точки зрения характеризуются величиной, называемой удельной теплотой сгорания топлива.

Конспект урока «Уравнение теплового баланса».

Решение задач на уравнение теплового баланса

План урока 8 класс

Просмотр содержимого документа
«Решение задач на уравнение теплового баланса»

Технологическая карта урока

Тема урока Решение задач на уравнение теплового баланса.

Цель изучения темы: научить применять уравнение теплового баланса при теплообмене в теплоизолированной системе.

умеет рассчитывать количество теплоты при изменении температуры

умеет решать комбинированные задачи на применение уравнения теплового баланса в теплоизолированной системе.

Планированию действий при решении комбинированных задач. (составление алгоритма)

Организационная форма выполнения (индивидуальная, парная,

1)Формулы для вычисления количества теплоты при нагреве/охлаждении, при сгорании топлива, при парообразовании, при плавлении.

2)Какие процессы мы наблюдаем на графике 2.2.?(с доски)

Контроль знаний учащихся

«Алгоритм – это намеченный порядок,

последовательность выполнения действий для достижения определённой цели»)

Перед вами на листах алгоритм решения задачи,

Планирование: составление плана и последовательности действий.

но пункты перепутаны. Посовещайтесь с товарищами и определите верную, на ваш взгляд, последовательность. Сколько времени вам для этого потребуется? (3 — 5

Задача: В калориметр было налито 250 г масла при 12 0 С. После опускания в масло медного тела массой 500 г при 100 0 С установилась общая температура 33 0 С. Какова, по данным опыта, удельная теплоемкость масла?

Переведите единицы измерения в СИ (2).

Запишите краткое условие задачи (дано ) (1).

Выпишите удельную теплоемкость меди из справочной таблицы. (3)

Запишите формулу для количества теплоты, полученного маслом. (5)

Запишите формулу для количества теплоты, отданного медным телом. (6)

Подставьте формулы для расчета количества теплоты в уравнение теплового баланса. (7)

Запишите уравнение теплового баланса. (4)

Выразите неизвестную величину – удельную теплоемкость масла. (8)

Рассчитайте удельную теплоемкость масла. (9)

Планировать свою деятельность в соответствии с предъявленной информацией.

Д.з. Повторить параграфы

Задача1. В калориметр было налито 250 г масла при 12 0 С. После опускания в масло медного тела массой 500 г при 100

0 С установилась общая температура 33 0 С. Какова, по данным опыта, удельная теплоемкость масла?

1. Переведите единицы измерения в СИ.

2. Запишите краткое условие задачи (дано).

3. Выпишите удельную теплоемкость меди из справочной таблицы.

4. Запишите формулу для количества теплоты, полученного маслом.

5. Запишите формулу для количества теплоты, отданного медным телом.

6. Подставьте формулы для расчета количества теплоты в уравнение теплового баланса.

7. Запишите уравнение теплового баланса.

8. Выразите неизвестную величину – удельную теплоемкость масла.

9. Рассчитайте удельную теплоемкость масла

Задача 2. В калориметр налили 0,1 кг воды при температуре 20 °С и погрузили в воду вынутый из кипятка металлический брусок массой 0,2 кг. Чему равна удельная теплоёмкость этого металла, если в калориметре установилась температура 44 °С? Какой это может быть металл? Будем считать, что теплопередачей калориметру и окружающему воздуху можно пренебречь.

Задача 3. В калориметр, содержащий 500 г воды при температуре 20°С, кладут кусок льда при температуре 0°С. Какая наименьшая масса льда нужна для того, чтобы температура содержимого калориметра стала равной 0°С?