Закон сохранения и превращения энергии

Обучающая цель: Закон сохранения энергии для тепловых явлений.

Воспитательная цель: Воспитывать сознательную дисциплину,

Развивающая цель: прививать интерес к физике, развивать навыки самостоятельной работы.

Тип урока: изучение нового материала; лабораторная работа

Форма урока: комбинированная

Приборы и материалы: маятник Максвелла, шар, плита. калориметр, термометр, мерный стакан с горячей водой, мерный стакан с холодной водой, картонная крышка для калориметра.

План урока.

1. Организационный момент. 1 мин.

2. Фронтальное повторение. 10 мин.

Что называется внутренней энергией?

Какими единицами измеряет внутреннюю энергию?

Что называется удельной теплоемкостью?

Как надо понимать, что С=130 ?

Как читается формула для подсчета Q.

3. Объяснение нового материала. 20 мин.

Вы знакомы с двумя формами энергии: потенциальной и кинетической. Вы также знаете, что если в данной системе тел можно не учитывать действие силы трения и если на эту систему не действуют внешние силы, то полная механическая энергия этой системы равна: W = E k + Eп. Система тел, на которую не действуют внешние силы, называется замкнутой.

Иными словами, в такой системе тел кинетическая энергия может переходить в потенциальную, потенциальная – в кинетическую, но полная механическая энергия остается постоянной. Энергия никуда не исчезает и не создается из ничего. Она только превращается из одного вида в другой или переходит от одного тела к другому. (Запись в тетради.)

Демонстрируем опыт с моделью маятника Максвелла. Рассматриваем переходы энергии из одной формы в другую.

Однако во всякой реальной системе тел действуют силы трения (силы сопротивления); в ней происходят неупругие соударения тел. И во всех этих случаях механическая энергия уменьшается. Как быть здесь с законом сохранения энергии?

Демонстрируем опыт. Поднимем тело и дадим ему свободно падать. Какие превращения энергии происходят при движении тела вниз? При ударе о землю тело остановилось. Куда подевалась кинетическая энергия тела? При ударе температура тела возрастает. Но мы уже знаем, что возрастание температуры означает увеличение кинетической энергии беспорядочного (теплового) движения частиц вещества – атомов, молекул или ионов. Кроме того. При возрастании температуры твердые тела и (жидкости) расширяются, расстояния между частицами вещества меняются, а значит, возрастает потенциальная энергия их взаимодействия.

Итак, при ударе тела о землю его кинетическая энергия не исчезла, она превратилась в энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит вещество, т. е. во внутреннюю энергию

Механическая энергия может превращаться во внутреннюю энергию. Значительное повышение температуры происходит, когда в земную атмосферу врываются небесные тела – метеориты. Ведем разговор о метеоритах. Сильно нагреваются и космические корабли, входя в плотные слои атмосферы.

А как ведут себя метеориты на луне?

В случае, если в изолированной системе тел происходят тепловые процессы, то ее механическая энергия не сохраняется. Но это не значит, что при этом энергия системы тел не сохраняется; следует учесть, что уменьшение механической энергии сопровождается возрастанием внутренней энергии.

Внутренняя энергия может переходить от одного тела к другому (от теплой воды к холодной).

Количество теплоты, отданное одним телом, равняется количеству теплоты принятому другим (Делаем ссылку на лабораторную работу №3)

Так как внутренняя энергия может меняться как за счет работы сил, так и за счет теплообмена, то этим же свойством обладает и полная энергия. Полная энергия системы тел остается неизменной при условии, что работа внешних сил равна нулю, т.е. система должна быть замкнутой. Кроме того система тел должна быть теплоизолированной – не должна участвовать в теплообмене с окружающей средой.

Если в системе тел происходят не только механические, но и тепловые, химические, ядерные и другие процессы, то закон сохранения энергии формулируется так: Полная энергия замкнутой и теплоизолированной системы тел сохраняется.

4. Закрепление. 5 мин.

Дано: m1 = 2 кг. t1 = 140 t = 500 _____	Q = mc?t Q = r m2 m2 = = = 0, 0112 к г.
m - ?

Цель работы: сравнить количество теплоты, отданное горячей водой, и количество теплоты, полученное холодной водой в процессе теплопередачи.

Приборы и материалы: калориметр, термометр, мерный стакан с горячей водой, мерный стакан с холодной водой, картонная крышка для калориметра.

Ход работы

1. Отмерьте 100 мл холодной воды и влете ее в калориметр. Вычислите массу воды m_хол, запишите ее в таблицу.
2. Измерьте температуру холодной воды, запишите t_хол.
3. Отмерьте 50 мл горячей воды, измерьте ее температуру. Запишите значения величин m_гор и t_гор в таблицу.
4. Влейте горячую воду в калориметр с холодной водой и измерьте температуру смеси t_см.
5. Произведите соответствующие расчеты и сделайте вывод.

Расчетные формулы:

m=r V, r =1000кг/м³, ,

D t₁=t_см-t_хол- изменение температуры холодной воды,

D t₂=t_гор –t_см- изменение температуры горячей воды.

7. Подведение итогов 3 мин.

8. Домашнее задание §16 упр. 7 (4, 5), стр. 185 (27) 1 мин.