Укладач: Пасічна Л. І.

237427818.jpg Розв'язування задач

на І закон термодинаміки.


Мета.

Освітня. Відпрацювати навички розв’язування задач на застосування І закону термодинаміки.

Розвиваюча. Розвивати логічне та алгоритмічне мислення.

Виховна. Виховувати уважність, вміння аналізувати задачу.

Тип уроку. Формування знань, умінь, навичок.

here.gif   

Дидактичні матеріали:

План

  1. Актуалізація опорних знань.
  2. Вчимося розв’язувати задачі.
  3. Запитання до уроку.
  4. Домашнє завдання.
  5. Перевір себе.
  6. Для допитливих.

Хід уроку


  1. Актуалізація опорних знань.

Усне опитування:

interrogacao_verde.pngЗапитання 85.1. Дайте визначення кількості теплоти. Як її позначають, в яких одиницях у СІ вимірюють? Назвіть позасистемну одиницю вимірювання кількості теплоти.

interrogacao_verde.pngЗапитання 85.2. Назвіть формули для розрахунку кількості теплоти при нагріванні (охолодженні), плавленні (кристалізації), випаровуванні (конденсації), згоранні палива.

interrogacao_verde.pngЗапитання 85.3. Сформулюйте перший закон термодинаміки. Який вигляд має І закон термодинаміки для ізотермічного, ізобарного та ізохорного процесів?

interrogacao_verde.pngЗапитання 85.4. Який процес називають адіабатичним? Який вигляд матиме І закон термодинаміки для адіабатичного процесу?

interrogacao_verde.pngЗапитання 85.5. Чому робота газу і робота зовнішніх сил над газом відрізняються за знаком?

interrogacao_verde.pngЗапитання 85.6. Установіть відповідність між назвою процесу (1—4), що відбувається з ідеальним газом незмінної маси, та записом першого закону термодинаміки для цього процесу (А—Д), де Q — кількість теплоти, надана газу, A — робота, яку виконав газ, ΔU — зміна внутрішньої енергії.

bgbgbgbgb.PNG

Тести онлайн. Перший закон термодинаміки (Відповіді учнів) (Версія для друку)


  1. Вчимося розв’язувати задачі.

images (4).jpgЗадача 86.1. Визначте зміну внутрішньої енергії ідеального газу, який отримав 40 Дж теплоти, якщо при цьому над газом було виконано роботу, що дорівнює 15 Дж.

images (4).jpgЗадача 86.2. Яку кількість теплоти отримав одноатомний ідеальний газ під час процесу, який показано на графіку.

fggjghjj.PNG

images (4).jpgЗадача 86.3. В ході адіабатичного стискання 1 кг аргону виконано роботу 0,1 МДж. Визначте кінцеву температуру газу, якщо його початкова температура 270С.

images (4).jpgЗадача 86.4. Газу передали кількість теплоти 0,5 МДж. Скільки відсотків кількості теплоти пішло на збільшення внутрішньої енергії газу, якщо в ході розширення газ виконав роботу Дж?

images (4).jpgЗадача 86.5. Під час зображеного на графіку циклічного процесу газ виконав роботу 80 Дж. Визначте, яку роботу виконав газ під час ізобарного розширення. Відповідь запишіть у джоулях. (В. 200 Дж)

1_32.jpg

images (4).jpgЗадача 86.6. На скільки градусів підвищиться температура ідеального одноатомного газу кількістю речовини 3 моль, якщо за сталого тиску йому передати енергію кількістю 2490 Дж?

images (4).jpgЗадача 86.7. Ідеальний одноатомний газ розширювався без теплообміну з навколишнім середовищем. Температура газу при розширенні зменшилася на 5 C. Визначте, яка кількість речовини в газі, коли відомо, що газ виконав роботу 62325 Дж. R=8,31 Дж/(К⋅моль). (В. 1000 моль)

images (4).jpgЗадача 86.8. Знайдіть роботу, яку виконують 5 моль ідеального одноатомного газу при його адіабатичному охолодженні на 10 К.


  1. Домашнє завдання.

books.pngПідручник: параграф.

(В. 341 К)

images (9).jpgЗадача 86.9. Під час нагрівання газу його внутрішня енергія збільшилася на 600 Дж, при цьому він виконав роботу 200 Дж. Яку кількість тепла передали газу? (В. 800 Дж)

images (9).jpgЗадача 86.10. Знайдіть температуру ідеального одноатомного газу, якщо внутрішня енергія 5 моль цього газу дорівнює 20 кДж. (В. 321 К)

images (9).jpgЗадача 86.11. Порівняйте роботи, які виконує газ у процесах та .

13.JPG

Підготуватися до самостійної роботи: “Перший закон термодинаміки”.


  1. Перевір себе.

Середній рівень

Задача 86.1.С. Над ідеальним газом виконано роботу 200 Дж, при цьому його внутрішня енергія збільшилася на 500 Дж. Знайдіть кількість теплоти, підведену до газу, у ході цього процесу. (В. 300 Дж)

Задача 86.2.С. Газу передали кількість теплоти 12,5 кДж, після чого він виконав роботу 5 кДж. Як змінилася внутрішня енергія газу? (В. збільшиться на 7,5 кДж)

Достатній рівень

Задача 86.1.Д. Для ізобарного стискання газу до об’єму 150 дм3 виконано роботу 100 Дж. Знайдіть початковий об’єм газу, якщо його тиск 100 кПа. (В. 151 дм3)

Задача 86.2.Д. Визначте роботу, яку виконує ідеальний газ під час процесів , що відображені на графіку. (В.150 кДж)

fghghth.PNG

Задача 86.3.Д. На скільки зміниться внутрішня енергія льоду масою 3 кг у процесі його танення за нормальних умов (тиск p0=101 кПа, температура T=273 К; питома теплота плавлення льоду дорівнює 3,3⋅105 Дж/кг). (В: більшиться на 9,9⋅105 Дж)

Задача 86.4.Д. Газу передають кількість теплоти 7 кДж, 60% якої пішло на збільшення внутрішньої енергії газу. Знайдіть роботу, виконану газом. (В. 2,8 кДж)

Задача 86.5.Д. Знайдіть внутрішню енергію суміші, що складається з гелію масою 20 г і неону масою 10 г, за температури 27 0С.

Задача 86.6.Д. У закритій посудині об’ємом 5 л міститься ідеальний одноатомний газ за тиску 100 кПа. Після охолодження газу тиск зменшився до 70 кПа. На скільки зменшилася внутрішня енергія газу? (В. 225 Дж)

Задача 86.7.Д. Ідеальний одноатомний газ міститься в балоні об’ємом 20 л. Визначте кількість теплоти, яку треба підвести до газу, щоб його тиск зріс на Па. (В. 3 кДж)

Задача 86.8.Д. Для ізобарного нагрівання 400 моль газу на 565 К йому надали кількість теплоти 4,7 МДж. Визначте виконану газом роботу. (В. 1,88 МДж)

Задача 86.9.Д. У вертикальному циліндрі під важким поршнем знаходиться 2 кг кисню. Для нагрівання кисню на 5 К йому надали кількість теплоти 9089 Дж. Визначте роботу газу. (В. 2597 Дж)

Задача 86.10.Д.  Один моль одноатомного ідеального газу під час нагрівання від 20 до 220 0С виконав роботу 1,2 кДж. Визначте отриману газом кількість теплоти. (В. 3690 кДж)

Задача 86.11.Д. Визначте кількість теплоти, яку треба передати неону масою 10 г для ізохорного нагрівання на 80  К. (В. 498 Дж)

Задача 86.12.Д. Визначте, яку роботу виконує розріджений азот масою 56 г під час ізобарного нагрівання на 50 К. Молярна маса азоту становить 28 г/моль, а універсальна газова стала дорівнює 8,3 Дж/(моль⋅К). (В: 830 Дж)

Високий рівень

Задача 86.1.В. Газ займає об’єм 200 л за температури 310 К і тиску 50 кПа. В ході ізобарного розширення газ виконав роботу 1 кДж. Визначте кінцеву температуру газу. (В. 341 К)

Задача 86.2.В. Повітря в циліндрі під поршнем займає об’єм 5 м3 за температури 300 К. Внаслідок ізобарного нагрівання на 100 К повітря виконало роботу 5 МДж. Знайдіть тиск у циліндрі. (В. 3 МПа)

Задача 86.3.В. Під час ізобарного розширення гелію від 5 м3 до 6 м3 його внутрішня енергія збільшилася на 150 кДж. Знайдіть тиск гелію. (В. 100 кПа)

Задача 86.4.В. Ідеальний одноатомний газ ізохорно нагрівають так,що його внутрішня енергія зростає на 3 кДж. Визначте тиск газу після нагрівання, якщо об’єм газу 4 л, а початковий тиск 300 кПа. (В. 800 кПа)

Задача 86.5.В. Водень масою 6,5 г ізобарно розширюється до вдвічі більшого об’єму, ніж початковий. Знайдіть роботу, виконану газом, якщо його початкова температура 27 0С. (В. 8,1 кДж)

Задача 86.6.В. В ході ізобарного зменшення в 3 рази об’єму, який займає кисень масою 20 г, зовнішня сила виконала роботу 1 кДж. Знайдіть початкову температуру кисню. (В. 289 К).

Задача 86.7.В. Вкажіть, яка частина кількості теплоти, наданої ідеальному газу в ізобарному процесі, йде на збільшення внутрішньої енергії, а яка - на виконання роботи. (В. 0,6; 0,4)

Задача 86.8.В. При нагріванні деякої маси одноатомного газу його об’єм зріс на 20%, а тиск зменшився на 25%. Вкажіть, як зміниться внутрішня енергія газу? (В. зменшилася на 10%)

Задача 86.9.В. Об’єм кисню, маса якого 16 г, а температура - 300 К, під час ізобарного нагрівання збільшився у 2 рази. Визначте роботу газу. (В. 1246,5 Дж)

Задача 86.10.В. Яку кількість теплоти отримав одноатомний ідеальний газ під час процесу, який показано на графіку? (В. 16pV)

hhjkjlihiu.PNG

Задача 86.11.В.  Яку кількість тепла отримує ідеальний одноатомний газ у процесі 1->2. (В. 562,5 кДж)

13.JPG

Задача 86.12.В. З ідеальним одноатомним газом незмінної маси відбуваються процеси 1−2−3, що відображені на графіку (див. рисунок). Яку кількість теплоти отримав газ у процесах 1−2−3, якщо Па, л? Відповідь запишіть у кілоджоулях.

task_1_zno-uk_physics_20_28_task_1_28.png


  1. Для допитливих.

images (9).jpgЗадача. Водяна пара піднімає поршень на висоту 50 см. Визначте роботу парової машини за один цикл, якщо площа поршня дорівнює 40 см2. Водяну пару вважайте ідеальним газом, тиск, що дорівнює 6500 Па - сталим. (В. 13 Дж)