انرژی داخلی اندازه گیری می شود. انرژی درونی. کار و انتقال حرارت به عنوان راه هایی برای تغییر انرژی درونی

عقب به جلو

توجه! پیش نمایش اسلایدها فقط برای اهداف اطلاعاتی است و ممکن است نشان دهنده همه ویژگی های ارائه نباشد. اگر به این کار علاقه مند هستید، لطفا نسخه کامل آن را دانلود کنید.

اهداف درس:

• توسعه علایق و توانایی های دانش آموزان بر اساس انتقال دانش و تجربه شناختی و فعالیت خلاق;
• درک دانش آموزان از چنین مفاهیم مهمبه عنوان انرژی، انرژی داخلی، انتقال حرارت و انواع آن: هدایت حرارتی، تابش، همرفت.
• توسعه ایده های دانش آموزان در مورد قوانین اساسی طبیعت با استفاده از مثال قانون بقای انرژی.

وظایف:

• کسب دانش دانش آموزان در مورد انرژی درونی، راه های تغییر آن، آشنایی با اصطلاحات: انتقال حرارت، هدایت حرارتی، تابش;
• ایجاد توانایی در دانش آموزان برای مشاهده پدیده های طبیعی، انجام تحقیقات تجربی و نتیجه گیری.
• تسلط دانش آموزان به مفاهیم کلی علمی مانند یک پدیده طبیعی، یک واقعیت تجربی ثابت شده، نتیجه یک آزمایش.

نوع درس:ترکیب شده.

دموها:

• تبدیل انرژی مکانیکی (با استفاده از مثال حرکت یک توپ لاستیکی و آونگ ماکسول)؛
• تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی داخلی (با استفاده از مثال سقوط یک توپ سربی روی صفحه سربی)؛
• تغییر انرژی درونی مطابق شکل 4 و 5 کتاب درسی (Perishkin A.V. Physics-8)، گرم کردن یک سکه در شعله شمع و هنگام مالیدن آن به خط کش چوبی، گرم کردن سرب با ضربات چکش.
• آزمایشات مطابق شکل 6-9 در کتاب درسی (Peryshkin A.V. Physics-8)؛
• آزمایشات روی شکل 10.11 در کتاب درسی (Peryshkin A.V. Physics-8)
• مشاهده همرفت در گازها با استفاده از مثال مشاهده جریان های همرفت از یک شمع در حال سوختن در حالت پیش بینی بر روی یک صفحه روشن.
• نمایش لامپ هایی که از پدیده همرفت استفاده می کنند.
• گرم کردن هوا در گیرنده گرما توسط تابش؛
• نشان دادن ظرفیت جذب مواد مختلف

در طول کلاس ها

توجه داشته باشید:

مطالب ارائه شده در این ارائه شامل چندین موضوع مهم برای مطالعه بیشتر پدیده های حرارتی است و برای استفاده در چندین درس و هنگام توضیح طراحی شده است. موضوع جدید، چه در زمان تکرار کلی در کلاس هشتم و چه هنگام مطالعه فیزیک مولکولیدر کلاس دهم

توصیه می شود دانش به دست آمده در مورد موضوع را با استفاده از مثال هایی از مسائلی که به اندازه کافی در مجموعه مسائل فیزیک نشان داده شده است، ادغام کنید:

• A.V. Peryshkin مجموعه مسائل در فیزیک کلاس های 7-9، ویرایش. "امتحان" م.، 2013.
• در و. لوکاشیک، ای.وی. Ivanova مجموعه ای از مسائل در فیزیک کلاس های 7-9، ویرایش. "روشنگری" JSC "کتب درسی مسکو"، M.، 2001.
• و دیگران.

بنابراین این ارائهبسته به اهداف و مقاصد این درس می توان به طور جزئی و (یا) به طور کامل در یک درس استفاده کرد. به عنوان مثال، هنگام یادگیری مطالب جدید.

توضیح مطالب جدید:

هنگام شروع به تدوین مفهوم انرژی درونی، لازم است دانش آموزان را دعوت کنیم تا آنچه را که در مورد انرژی مکانیکی اجسام می دانند را به خاطر بسپارند.

سوالات دانش آموزان:

1. گفته می شود بدن چه زمانی انرژی دارد؟
2. چه نوع انرژی مکانیکی متمایز می شود؟
3. چه اجسامی دارای انرژی جنبشی هستند و به چه چیزهایی بستگی دارد؟
4. انرژی پتانسیل یک جسم به چه چیزی بستگی دارد؟
5. مثال هایی از تبدیل انرژی مکانیکی بیاورید.

(اسلایدهای 2-5)

اسلاید 2

اسلاید 3

اسلاید 4

اسلاید 5

شکل گیری مفهوم انرژی درونی بر اساس ایده "نقض" آشکار قانون بقای انرژی هنگام برخورد یک توپ سربی با صفحه سربی است.

تجربه شماره 1برخورد توپ سربی روی صفحه سربی بر اساس "نقض" قانون بقای انرژی و بررسی وضعیت توپ سربی پس از برخورد، آنها به این نتیجه می رسند که همه اجسام دارای انرژی هستند که به آن انرژی داخلی می گویند (اسلاید 6-8).

اسلاید 6

اسلاید 7

اسلاید 8

در ادامه لازم است تفاوت انرژی درونی و انرژی مکانیکی اجسام برای دانش آموزان توضیح داده شود. نتیجه گیری مهم این است که انرژی درونی اجسام به انرژی مکانیکی بدن بستگی ندارد، بلکه به دمای بدن و دمای بدن بستگی دارد. حالت تجمعمواد به عبارت دیگر، انرژی درونی یک جسم با سرعت حرکت ذرات تشکیل دهنده بدن و موقعیت نسبی آنها تعیین می شود.

مرحله بعدی مطالعه مواد جدید، مطالعه راه های تغییر انرژی درونی بدن است. آزمایش‌ها می‌توانند به وضوح نشان دهند که انرژی درونی بدن را می‌توان با انجام کار (روی بدن و خود بدن) و با انتقال حرارت تغییر داد.

اینها آزمایشات زیر هستند:

1. تغییر انرژی درونی با انجام کار روی بدن.

تجربه شماره 2سکه را روی یک خط کش چوبی بمالید، کف دستانتان را به هم نزدیک کنید. دانش آموزان نتیجه می گیرند: انرژی درونی بدن افزایش یافته است.

تجربه شماره 3.یک سنگ چخماق هوایی بردارید. در حین فشرده سازی سریع، هوا به قدری گرم می شود که بخار اتر واقع در سیلندر زیر پیستون مشتعل می شود. دانش آموزان نتیجه می گیرند: انرژی درونی بدن افزایش یافته است.

2. تغییر در انرژی درونی زمانی که کار توسط خود بدن انجام می شود.

تجربه شماره 4 B دارای دیواره ضخیم ظرف شیشه ای، با درپوش بسته شده، هوا را با یک پمپ از سوراخ مخصوصی در آن پمپ می کنیم. پس از مدتی، چوب پنبه از ظرف خارج می شود. در لحظه ای که چوب پنبه از ظرف خارج می شود، لازم است توجه دانش آموزان به تشکیل مه در ظرف شیشه ای جلب شود که نشان دهنده کاهش دمای هوا و بخار آب در آن است. دانش آموزان نتیجه می گیرند: انرژی درونی بدن کاهش یافته است.

3. تغییر انرژی درونی با انتقال حرارت.

بر اساس تجربیات از زندگی روزمره(یک قاشق آغشته به چای داغ گرم می شود، اتوی داغ خاموش در اتاق خنک می شود).

بر اساس تمام مثال‌ها و آزمایش‌ها، یک نتیجه کلی گرفته می‌شود: انرژی درونی یک جسم می‌تواند در طول زمان در طول تبادل حرارتی یک جسم معین با اجسام اطراف و در طول زمان تغییر کند (افزایش یا کاهش یابد). کارهای مکانیکی(اسلاید 9).

اسلاید 9

هنگام توضیح مکانیسم‌ها و روش‌های انتقال حرارت، باید توجه دانش‌آموزان را به این واقعیت جلب کرد که انتقال حرارت همیشه در یک جهت خاص اتفاق می‌افتد: از جسمی با بیشتر درجه حرارت بالابه جسمی با دمای پایین تر، که اساساً دانش آموزان را به ایده قانون دوم ترمودینامیک سوق می دهد.

اسلاید 10

توجه انواع مختلفانتقال حرارت با هدایت حرارتی آغاز می شود. برای مطالعه این پدیده، در نظر بگیرید تجربه شماره 5با گرمایش میله فلزی(به کتاب درسی Peryshkin A.V. Physics-8 مراجعه کنید) بر اساس نتایج آزمایش، دانش آموزان واقعیت انتقال گرما از یک قسمت بدن به قسمت دیگر را مشخص کرده و آن را توضیح می دهند.

سپس مفهوم رسانای حرارتی خوب و بد معرفی می شود. به صورت بصری روی ساده نشان دهید آزمایشات شماره 6، شماره 7، شماره 8در کتاب درسی (A.V. Peryshkin Physics-8) رسانایی حرارتی مختلف مواد توضیح داده شده است و استفاده در فناوری، زندگی روزمره و ماهیت خواص اجسام برای انتقال گرما متفاوت است (اسلاید 11-13).

اسلاید 11

اسلاید 12

اسلاید 13

مطالعه پدیده همرفت با عبارت زیر آغاز می شود: تجربه شماره 9:یک لوله آزمایش پر از آب روی یک لامپ الکلی در قسمت بالایی لوله آزمایش گرم می شود. در عین حال، آب در پایین لوله آزمایش سرد می ماند و در قسمت بالایی آن می جوشد. دانش آموزان به این نتیجه رسیدند که آب رسانایی حرارتی ضعیفی دارد. ولی! سوال از دانش آموزان: آب مثلاً در کتری چگونه گرم می شود؟ چرا؟

اگر موارد زیر را انجام دهیم به این سوالات پاسخ خواهیم داد تجربه شماره 10: یک فلاسک را با آب از زیر روی یک لامپ الکلی گرم می کنیم که در پایین آن کریستالی از پرمنگنات پتاسیم وجود دارد که جریان های همرفت را رنگ می کند.

برای نشان دادن همرفت در گازها، می‌توانید از پروژکتور استفاده کنید و جریان‌های همرفتی را که از یک شمع در حال سوختن در برآمدگی روی صفحه می‌آید، مشاهده کنید.

به عنوان نمونه هایی از همرفت در طبیعت، تشکیل نسیم های روز و شب در نظر گرفته می شود و در فناوری - تشکیل پیش نویس در دودکش ها، همرفت در گرمایش آب، خنک کننده آب موتور احتراق داخلی (اسلاید 14-15).

اسلاید 14

اسلاید 15

مفهوم تابش به عنوان یکی از روش‌های انتقال حرارت را می‌توان با طرح این سوال آغاز کرد: «آیا می‌توان انرژی خورشید را با هدایت گرمایی به زمین منتقل کرد؟ همرفت؟ دانش آموزان نتیجه می گیرند که نمی تواند و بنابراین راه دیگری برای انتقال گرما وجود دارد.

با قرار دادن می توانید آشنایی خود را با تشعشعات ادامه دهید آزمایش شماره 11با گرم کردن یک هیت سینک متصل به فشار سنج مایع و قرار گرفتن در فاصله ای از کنار اجاق برقی

از دانش آموزان این سوال پرسیده می شود: چه چیزی باعث گرم شدن هوای گیرنده گرما می شود؟ از این گذشته ، هدایت حرارتی و همرفت در اینجا مستثنی هستند. یک وضعیت مشکل ساز ایجاد می شود که در نتیجه بحث دانش آموزان به این نتیجه می رسند که در این مورد نوع خاصی از انتقال - تابش - انتقال حرارت با استفاده از پرتوهای نامرئی وجود دارد.

بعدی در آزمایش شماره 12دریابید که اجساد با سطح مختلفتوانایی های متفاوتی برای جذب انرژی دارند. برای این کار از هیت سینک استفاده می کنند که یکی از آن ها سطح فلزی براق دارد و دیگری سیاه و زبر است.

برای خاتمه توضیح می توان نمونه هایی از تشعشعات در طبیعت و فناوری را بیان کرد (اسلاید 16-17).

اسلاید 16

درس فیزیک پایه هشتم با موضوع: انرژی درونی راههای تغییر انرژی درونی

اهداف درس:

• شکل گیری مفهوم "انرژی داخلی بدن" بر اساس MCT ساختار ماده.
• آشنایی با راه های تغییر انرژی درونی بدن.
• شکل گیری مفهوم "انتقال حرارت" و توانایی به کارگیری دانش MCT از ساختار ماده در توضیح پدیده های حرارتی.
• ایجاد علاقه به فیزیک از طریق نمایش نمونه های جالبتجلی پدیده های حرارتی در طبیعت و فناوری.
• توجیه لزوم مطالعه پدیده های حرارتی برای به کارگیری این دانش در زندگی روزمره.
• توسعه شایستگی های اطلاعاتی و ارتباطی دانش آموزان.

نوع درس. درس ترکیبی.

نوع درس. درس - ارائه

قالب درسمکالمه تعاملی، آزمایش نمایشی، داستان، کار مستقل

اشکال کار دانشجوییکار گروهی، کار فردی، کار گروهی.

تجهیزات: ارائه الکترونیکی "انرژی داخلی. روشهای تغییر انرژی داخلی»، کامپیوتر، پروژکتور.

در طول کلاس ها

زمان سازماندهیعصر بخیر امروز در درس با نوع دیگری از انرژی آشنا می شویم، درمی یابیم که به چه چیزی بستگی دارد و چگونه می توان آن را تغییر داد.

به روز رسانی دانش.

• تکرار مفاهیم اساسی: انرژی، انرژی جنبشی و پتانسیل، کار مکانیکی.

یادگیری مطالب جدید.

معلم . علاوه بر مفاهیم ذکر شده در بالا، همچنین باید به خاطر داشت که دو نوعانرژی مکانیکیمی توانند به یکدیگر تبدیل شوند (انتقال) به عنوان مثال، هنگامی که یک جسم سقوط می کند. توپی را در نظر بگیرید که آزادانه در حال سقوط است. بدیهی است که هنگام سقوط، ارتفاع آن از سطح کاهش می یابد و سرعت آن افزایش می یابد، به این معنی که انرژی پتانسیل آن کاهش و انرژی جنبشی آن افزایش می یابد. باید درک کرد که این دو فرآیند به طور جداگانه اتفاق نمی افتد، آنها به هم مرتبط هستند و آنها می گویندانرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل می شود.

برای اینکه بفهمیم انرژی درونی یک جسم چیست، باید به این سوال پاسخ داد: همه اجسام از چه چیزی ساخته شده اند؟

دانش آموزان . اجسام متشکل از ذراتی هستند که پیوسته به طور بی نظم حرکت می کنند و با یکدیگر برهم کنش دارند.

معلم . و اگر حرکت کنند و برهم کنش داشته باشند، انرژی جنبشی و پتانسیل دارند که انرژی درونی را تشکیل می دهند.

دانش آموزان. به نظر می رسد که تمام اجسام انرژی داخلی یکسانی دارند، به این معنی که دما باید یکسان باشد. اما این طوری نیست.

معلم. البته که نه. اجسام دارای انرژی های درونی متفاوتی هستند و ما سعی خواهیم کرد دریابیم که انرژی درونی بدن به چه چیزی بستگی دارد و به چه چیزی بستگی ندارد.

تعریف.

انرژی جنبشیحرکات ذرات وانرژی پتانسیلتعاملات آنها را تشکیل می دهدانرژی درونی بدن.

انرژی داخلی با نشان داده می شودو مانند سایر انواع انرژی در J (ژول) اندازه گیری می شود.

در نتیجه، ما یک فرمول برای انرژی درونی بدن داریم:. کجا زیر به انرژی جنبشی ذرات بدن اشاره دارد و توسط- انرژی بالقوه آنها

بیایید درس قبلی را به یاد بیاوریم که در آن در مورد این واقعیت صحبت کردیم که حرکت ذرات یک جسم با دمای آن مشخص می شود، از طرف دیگر انرژی درونی بدن به ماهیت (فعالیت) حرکت مربوط می شود. ذرات. بنابراین انرژی درونی و دما مفاهیم مرتبط با هم هستند. هنگامی که دمای بدن افزایش می یابد، انرژی درونی آن نیز افزایش می یابد و زمانی که کاهش می یابد، کاهش می یابد.

ما متوجه شدیم که انرژی درونی بدن می تواند تغییر کند. بیایید راه هایی برای تغییر انرژی داخلی بدن در نظر بگیریم.

شما قبلاً با مفهوم کار مکانیکی یک جسم آشنا هستید که با حرکت یک جسم همراه است که نیروی خاصی به آن وارد شود. اگر کار مکانیکی انجام شود، انرژی بدن تغییر می کند و این را می توان به طور خاص در مورد انرژی درونی بدن نیز گفت. به راحتی می توان این را در نمودار نشان داد:

معلم روش افزایش انرژی درونی بدن از طریق اصطکاک از زمان های قدیم برای مردم شناخته شده است. مردم اینگونه آتش می زدند. هنگام کار در کارگاه ها، مثلاً تراشکاری قطعات با فایل، چه مواردی را می توانید مشاهده کنید؟ (قطعات داغ شد). وقتی انسان سرد است، بی اختیار شروع به لرزیدن می کند. چرا فکر میکنی؟ (هنگام لرزش، انقباضات عضلانی رخ می دهد. در اثر کار عضلات، انرژی درونی بدن افزایش یافته و گرمتر می شود). از آنچه گفته شد چه نتیجه ای می توان گرفت؟

دانش آموزان . انرژی درونی بدن با انجام کار تغییر می کند. اگر بدن خودش کار کند انرژی درونی آن کاهش می یابد و اگر روی آن کار شود انرژی درونی آن افزایش می یابد.

معلم . در فناوری، صنعت و تمرین روزمره، ما به طور مداوم با تغییراتی در انرژی داخلی بدن هنگام انجام کار مواجه می شویم: گرم شدن بدنه در هنگام آهنگری، در هنگام ضربه. انجام کار با هوای فشرده یا بخار.

بیایید کمی استراحت کنیم، و در عین حال کمی هم پیدا کنیم حقایق جالباز تاریخچه پدیده های حرارتی (دو دانش آموز پیام های کوتاهی را که از قبل آماده شده است می دهند).

پیام 1. چگونه معجزات انجام شد.

هرون اسکندریه، مکانیک یونان باستان، مخترع فواره ای که نام خود را دارد، شرحی از دو روش مبتکرانه برای ما به جای گذاشت که در آن کشیش های مصری مردم را فریب دادند تا به معجزات ایمان بیاورند.
در شکل 1 محراب فلزی توخالی را می بینید و در زیر آن مکانیزمی پنهان شده در سیاه چال که درهای معبد را به حرکت در می آورد. محراب بیرون آن ایستاده بود. هنگامی که آتش روشن می شود، هوای داخل محراب، به دلیل گرم شدن، فشار بیشتری بر آب موجود در ظرف پنهان شده در زیر زمین وارد می کند. از ظرف، آب از طریق یک لوله خارج می شود و به سطلی ریخته می شود، که با پایین آمدن، مکانیزمی را فعال می کند که درها را می چرخاند (شکل 2). تماشاگران حیرت زده که از نصب پنهان شده در زیر زمین بی خبرند، "معجزه" را در مقابل خود می بینند: به محض اینکه آتش بر روی محراب شعله ور شود، درهای معبد، "در حال گوش دادن به دعای کشیش"، حل می شوند. اگر به تنهایی ...

افشای "معجزه" کاهنان مصری: درهای معبد با عمل قربانی باز می شود.

پیام 2. چگونه معجزات انجام شد.

معجزه خیالی دیگری که توسط کاهنان انجام می شود در شکل نشان داده شده است. 3. هنگامی که شعله ای بر روی محراب شعله ور می شود، هوا که منبسط می شود، نفت را از مخزن پایینی به لوله های پنهان شده در داخل پیکره های کاهنان می برد و سپس خود روغن به طور معجزه آسایی به آتش اضافه می شود... اما به محض اینکه کشیش مسئول این محراب به آرامی دوشاخه را از مخزن درب جدا کرد - و ریزش روغن متوقف شد (زیرا هوای اضافی آزادانه از سوراخ خارج می شد). زمانی که هدایای نمازگزاران بسیار ناچیز بود، کاهنان به این ترفند متوسل شدند.

معلم. چقدر همه ما با چای صبحگاهی آشنا هستیم! دم کردن چای، ریختن شکر در فنجان و کمی نوشیدن با یک قاشق کوچک بسیار خوب است. فقط یک چیز بد است - قاشق خیلی داغ است! قاشق چی شد؟ چرا دمای بدنش بالا رفت؟ چرا انرژی درونی او افزایش یافت؟ آیا روی آن کار کرده ایم؟

دانش آموزان . نه، نکردند.

معلم . بیایید دریابیم که چرا تغییر در انرژی داخلی رخ داده است.

در ابتدا دمای آب بیشتر از دمای قاشق است و بنابراین سرعت مولکول های آب بیشتر است. این بدان معناست که مولکول های آب انرژی جنبشی بیشتری نسبت به ذرات فلزی دارند که قاشق از آن ساخته شده است. مولکول های آب وقتی با ذرات فلزی برخورد می کنند بخشی از انرژی خود را به آن ها منتقل می کنند و انرژی جنبشی ذرات فلز افزایش می یابد و انرژی جنبشی مولکول های آب کاهش می یابد. این روش تغییر انرژی درونی اجسام نامیده می شودانتقال حرارت . در زندگی روزمره ما اغلب با این پدیده روبرو می شویم. به عنوان مثال، در آب، هنگام دراز کشیدن روی زمین یا در برف، بدن سرد می شود که می تواند منجر به سرماخوردگی یا سرمازدگی شود. در یخبندان شدید، اردک ها با کمال میل وارد آب می شوند. چرا فکر میکنی؟ (در یخبندان شدید، دمای آب به طور قابل توجهی بالاتر از دمای هوای محیط است، بنابراین پرنده در آب کمتر از هوا خنک می شود.انتقال حرارت به روش های مختلفی انجام می شود، اما در درس بعدی در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

بنابراین، دو راه ممکن برای تغییر انرژی داخلی وجود دارد. کدام؟

دانش آموزان . عملکرد کار و انتقال حرارت.

تلفیق مطالب مورد مطالعه.حالا بیایید ببینیم چقدر خوب یاد گرفته اید مواد جدیددرس امروز. من سوالاتی خواهم پرسید و شما سعی خواهید کرد به آنها پاسخ دهید.

سوال 1 . در یک لیوان ریخته می شود آب سرد، در دیگری - همان مقدار آب جوش. در کدام لیوان آب انرژی درونی بیشتری دارد؟ (در دومی چون دمای آن بیشتر است).

سوال 2. دو میله مس دارای دمای یکسان هستند، اما جرم یکی 1 کیلوگرم و دیگری 0.5 کیلوگرم است. کدام یک از دو میله داده شده انرژی داخلی بیشتری دارد؟ (اول چون جرم آن بیشتر است).

سوال 3. چکش وقتی که مثلاً به سندان ضربه می زند و در یک روز گرم تابستان در زیر نور آفتاب قرار می گیرد داغ می شود. راه های تغییر انرژی داخلی چکش را در هر دو مورد نام ببرید. (در حالت اول کار انجام می شود و در حالت دوم انتقال حرارت).

سوال 4 . آب در یک لیوان فلزی ریخته می شود. کدام یک از موارد زیر باعث تغییر در انرژی داخلی آب می شود؟ (13)

1. گرم کردن آب روی اجاق گاز داغ.
2. انجام کار روی آب، آوردن آن به جلو همراه با لیوان.
3. با مخلوط کردن آب با همزن کار را روی آب انجام دهید.

معلم . و حالا من به شما پیشنهاد می کنم که خودتان کار کنید. (دانش آموزان به 6 گروه تقسیم می شوند و کارهای بعدی به صورت گروهی انجام می شود). در مقابل شما یک ورق کاغذ با سه کار است.

تمرین 1. علت تغییر انرژی درونی اجسام در پدیده های زیر چیست:

1. گرم کردن آب با دیگ بخار؛
2. خنک کردن مواد غذایی که در یخچال قرار می گیرد؛
3. جرقه زدن کبریت هنگام برخورد به جعبه؛
4. گرمایش و احتراق قوی ماهواره های زمین مصنوعی هنگام ورود به لایه های متراکم پایین تر جو؛
5. اگر به سرعت سیم را در همان مکان خم کنید، ابتدا در یک جهت، سپس در جهت دیگر، آنگاه این مکان بسیار داغ می شود.
6. غذا پختن؛
7. اگر به سرعت از یک تیرک یا طناب به پایین سر بخورید، می توانید دستان خود را بسوزانید.
8. گرم کردن آب استخر در یک روز گرم تابستان؛
9. هنگام کوبیدن میخ، سر آن گرم می شود.
10. وقتی کبریت در شعله شمع قرار می گیرد شعله ور می شود.

برای دو گروه - با اصطکاک؛ دو گروه دیگر - در هنگام ضربه و دو گروه دیگر - در هنگام فشرده سازی.

انعکاس.

• امروز در کلاس چه چیزهای جدید یا جالبی یاد گرفتید؟
• مطالبی را که پوشش دادید چگونه یاد گرفتید؟
• سختی ها چه بود؟ آیا توانستید بر آنها غلبه کنید؟
• آیا دانشی که در درس امروز به دست آوردید برای شما مفید خواهد بود؟

جمع بندی درس.امروز با مفاهیم اولیه بخش "پدیده های حرارتی" یعنی انرژی درونی و انتقال حرارت آشنا شدیم و با روش های تغییر انرژی درونی اجسام آشنا شدیم. دانش به دست آمده به شما کمک می کند تا روند فرآیندهای حرارتی را که در زندگی خود با آنها روبرو خواهید شد توضیح دهید و پیش بینی کنید.

مشق شب. § 2، 3. وظایف آزمایشی:

1. از دماسنج خانگی برای اندازه گیری دمای آب ریخته شده در شیشه یا بطری استفاده کنید.
   در ظرف را محکم ببندید و به مدت 10 تا 15 دقیقه آن را به شدت تکان دهید، سپس دوباره دما را اندازه بگیرید.
   برای جلوگیری از انتقال حرارت از دستان خود، دستکش بپوشید یا ظرف را در یک حوله بپیچید.
   از چه روشی برای تغییر انرژی داخلی استفاده کردید؟ توضیح.
2. یک کش که با یک حلقه بسته شده بردارید، باند را روی پیشانی خود بمالید و دمای آن را یادداشت کنید. لاستیک را با انگشتان خود نگه دارید، چندین بار آن را به شدت دراز کنید و در صورت کشیده شدن، دوباره آن را به پیشانی خود فشار دهید. در مورد دما و دلایلی که باعث تغییر شده نتیجه گیری کنید.

پیش نمایش:

برای استفاده از پیش نمایش های ارائه، یک حساب Google ایجاد کنید و وارد شوید:

چگونه انرژی مکانیکی بدن را تغییر دهیم؟ بله خیلی ساده مکان آن را تغییر دهید یا سرعت آن را افزایش دهید. به عنوان مثال، یک توپ را لگد بزنید یا آن را از زمین بلند کنید.

در حالت اول انرژی جنبشی و در حالت دوم انرژی پتانسیل را تغییر می دهیم. انرژی درونی چطور؟ چگونه انرژی درونی بدن را تغییر دهیم؟ ابتدا بیایید بفهمیم که چیست. انرژی داخلی انرژی جنبشی و پتانسیل ذرات است - این انرژی حرکت آنها است. و سرعت حرکت آنها همانطور که مشخص است به دما بستگی دارد. یعنی نتیجه منطقی این است که با افزایش دمای بدن انرژی درونی آن را افزایش دهیم. ساده ترین راه برای افزایش دمای بدن از طریق تبادل حرارت است. هنگامی که اجسام با دماهای مختلف در تماس هستند، بدن سردتر به قیمت بدن گرمتر گرم می شود. در این صورت بدن گرمتر خنک می شود.

یک مثال ساده روزمره: یک قاشق سرد در یک فنجان چای داغ خیلی سریع گرم می شود، اما چای کمی خنک می شود. افزایش دمای بدن از راه های دیگری امکان پذیر است. همه ما وقتی صورت یا دست هایمان بیرون سرد می شود چه می کنیم؟ ما سه نفر آنها هستیم. وقتی اشیاء ساییده می شوند، گرم می شوند. همچنین، اجسام در اثر ضربه، فشار، یعنی به عبارت دیگر هنگام تعامل، گرم می شوند. همه می دانند که چگونه آتش در زمان های قدیم ایجاد می شد - یا با مالیدن تکه های چوب به یکدیگر یا با کوبیدن سنگ چخماق به سنگ دیگری. همچنین در زمان ما، فندک های سیلیکونی از اصطکاک یک میله فلزی روی سنگ چخماق استفاده می کنند.

تا به حال صحبت از تغییر انرژی درونی با تغییر انرژی جنبشی ذرات تشکیل دهنده آن بوده است. در مورد انرژی پتانسیل همین ذرات چطور؟ همانطور که مشخص است، انرژی پتانسیل ذرات، انرژی موقعیت های نسبی آنها است. بنابراین، برای تغییر انرژی پتانسیل ذرات بدن، باید بدن را تغییر شکل دهیم: فشرده سازی، پیچاندن، و غیره، یعنی مکان ذرات را نسبت به یکدیگر تغییر دهیم. این با تأثیرگذاری بر بدن به دست می آید. ما سرعت تک تک اعضای بدن را تغییر می دهیم، یعنی روی آن کار می کنیم.

بنابراین تمام موارد تأثیرگذاری بر بدن به منظور تغییر انرژی درونی آن از دو طریق حاصل می شود. یا با انتقال حرارت به آن یعنی انتقال حرارت و یا با تغییر سرعت ذرات آن یعنی انجام کار روی بدن.

نمونه هایی از تغییرات انرژی درونی- اینها تقریباً همه فرآیندهایی هستند که در جهان رخ می دهند. انرژی درونی ذرات در شرایطی که مطلقاً هیچ اتفاقی برای بدن نمی افتد تغییر نمی کند، که، می بینید، بسیار نادر است - قانون بقای انرژی در حال اجرا است. همیشه در اطراف ما چیزی در حال رخ دادن است. حتی با اشیایی که در نگاه اول هیچ اتفاقی با آنها نمی افتد، در واقع تغییرات مختلفی که برای ما نامرئی است رخ می دهد: تغییرات جزئی دما، تغییر شکل های جزئی و غیره. صندلی در زیر وزن ما خم می شود، دمای کتاب روی قفسه با هر حرکت هوا کمی تغییر می کند، بدون ذکر پیش نویس. خوب، در مورد اجسام زنده، بدون کلام واضح است که همیشه چیزی در درون آنها اتفاق می افتد، و انرژی درونی تقریباً در هر لحظه از زمان تغییر می کند.

انرژی داخلی و گاز کار

مبانی ترمودینامیک

تکرار. قانون بقای انرژی مکانیکی کل: پر شده انرژی مکانیکییک سیستم بسته که در آن نیروهای اصطکاک (مقاومت) عمل نمی کنند حفظ می شود.

سیستم نامیده می شود بسته، اگر همه اجزای آن فقط با یکدیگر تعامل داشته باشند.

عملکرد کار و آزاد شدن انرژی در طی فرآیندهای ترمودینامیکی نشان می دهد که سیستم های ترمودینامیکی دارای ذخیره هستند انرژی درونی.

زیر انرژی درونیسیستم های Uدر ترمودینامیک مجموع انرژی جنبشی حرکت را درک می کنیم تمام ریز ذرات سیستم(اتم ها یا مولکول ها) و انرژی پتانسیل برهمکنش آنها با یکدیگر. ما تأکید می کنیم که انرژی مکانیکی (انرژی پتانسیل جسمی که در زیر سطح زمین بلند می شود و انرژی جنبشی حرکت آن به عنوان یک کل) در انرژی داخلی گنجانده نشده است.

تجربه نشان می دهد که دو راه برای تغییر انرژی داخلی یک سیستم وجود دارد - انجام یک مکانیکی کار کردنبر روی سیستم و تبادل حرارتبا سیستم های دیگر

اولین راه برای تغییر انرژی درونی انجام کارهای مکانیکی است آ"نیروهای خارجی بر سیستم یا خود سیستم بر اجسام خارجی A (A = -A").هنگامی که کار انجام می شود، انرژی داخلی سیستم به دلیل انرژی یک منبع خارجی تغییر می کند. بنابراین ، هنگام باد کردن چرخ دوچرخه ، سیستم به دلیل عملکرد پمپ با کمک اصطکاک گرم می شود ، اجداد ما قادر به ایجاد آتش و غیره بودند.

روش دوم تغییر انرژی درونی یک سیستم (بدون انجام کار) نام دارد تبادل حرارت (انتقال حرارت).مقدار انرژی دریافتی یا منتشر شده توسط یک جسم در طول چنین فرآیندی نامیده می شود مقدار گرماو تعیین شده است ΔQ.

سه نوع انتقال حرارت وجود دارد: هدایت حرارتی، همرفت، تابش حرارتی.

در رسانایی گرماییانتقال حرارت از یک جسم گرمتر به جسمی با حرارت کمتر در طول تماس حرارتی بین آنها رخ می دهد. تبادل گرما همچنین می تواند بین قسمت های بدن اتفاق بیفتد: از قسمت گرم تر به قسمت گرم تر بدون انتقال ذرات تشکیل دهنده بدن.

همرفت- انتقال گرما توسط جریان مایع یا گاز متحرک از یک ناحیه از حجمی که آنها اشغال می کنند به منطقه دیگر. هنگام گرم کردن کتری روی اجاق گاز، هدایت حرارتی جریان گرما را از کف کتری به لایه‌های پایینی (مرزی) آب تضمین می‌کند، اما گرم شدن لایه‌های داخلی آب دقیقاً نتیجه همرفت است که منجر به مخلوط کردن آب گرم و سرد

تابش حرارتی- انتقال گرما از طریق امواج الکترومغناطیسی در این حالت هیچ تماس مکانیکی بین بخاری و گیرنده گرما وجود ندارد. به عنوان مثال، وقتی دست خود را به فاصله کوتاهی به یک لامپ رشته ای نزدیک می کنید، تابش حرارتی آن را احساس خواهید کرد. زمین نیز از طریق تشعشعات حرارتی از خورشید انرژی دریافت می کند.

از آنجایی که انرژی درونی Uبه طور منحصر به فرد توسط پارامترهای ترمودینامیکی سیستم تعیین می شود، سپس تابعی از حالت است. بر این اساس، تغییر در انرژی درونی ΔUهنگامی که وضعیت سیستم تغییر می کند (تغییر دما، حجم، فشار، انتقال از مایع به جامد و غیره) را می توان با استفاده از فرمول پیدا کرد.

ΔU=U 2 - U 1

جایی که U 1و U 2- انرژی درونی در حالت اول و دوم. تغییر در انرژی درونی ΔUدر طول چنین انتقالی به حالت های میانی سیستم بستگی ندارد، بلکه تنها با مقادیر انرژی اولیه و نهایی تعیین می شود.

انرژی داخلی قانون 1 ترمودینامیک.
مجموع انرژی های جنبشی حرکت هرج و مرج تمام ذرات یک جسم نسبت به مرکز جرم بدن (مولکول ها، اتم ها) و انرژی های بالقوه برهم کنش آنها با یکدیگر انرژی درونی نامیده می شود.
جنبشیانرژی ذرات با سرعت تعیین می شود، به این معنی که - درجه حرارتبدن. پتانسیل- فاصله بین ذرات، و بنابراین - جلد. از این رو: U=U (T,V) - انرژی داخلی به حجم و دما بستگی دارد.	U=U(T,V)
برای گاز ایده آل: U=U (T)، زیرا ما از تعامل از راه دور غفلت می کنیم. - انرژی داخلی یک گاز تک اتمی ایده آل. انرژی داخلی تابعی منحصر به فرد از حالت است (تا یک ثابت دلخواه) و در یک سیستم بسته حفظ می شود. برعکس درست نیست(!) - حالات مختلف می توانند با انرژی یکسان مطابقت داشته باشند. U – انرژی داخلی N – تعداد اتم ها – انرژی جنبشی متوسط ​​K – ثابت بولتزمن m – جرم M – جرم مولی R – ثابت گاز جهانی P چگالی v – مقدار ماده	گاز ایده آل:
آزمایش‌های ژول هم ارزی کار و مقدار گرما را ثابت کرد. هر دو کمیت معیاری برای تغییر انرژی هستند. معادل مکانیکی گرما

برگشت