Законы сохранения энергии в тепловых процессах. Закон сохранения энергии в тепловых процессах

Слайд 2

Цель урока:

Систематизация и обобщение ранее полученных знаний по данной теме. Задачи урока: Заинтересовать учащихся исследовательской деятельностью; - Развивать логическое мышление и умения обобщать; - Научиться сопоставлять и изменять полученные знания на практике и в быту; - Воспитывать чувство коллективизма, взаимопомощи, умение работать в группах.

Слайд 3

“Может собственным Платоном И быстрых разумом Невтонов Российская земля рожать” М.В. Ломоносов.

Слайд 4

Про теплоту начнем рассказ Всё вспомним, обобщим сейчас

Энергия работа до кипения. Чтоб лени наблюдалось испарение Мозги не доведём мы до плавления, Их тренируем до изнеможения. В учении проявляем мы старание, Идей научных видя обоняние! Задачу мы любую одолеем, И другу подсобить всегда сумеем. Историю науки изучаем И Ломоносова великим почитаем, И проявляем мы себя в труде Как двигатель с высоким КПД! Но как же жизнь бывает непроста С той дамой, что зовётся Теплота!

Слайд 5

Что называется внутренней энергией? Какими способами можно изменить внутреннюю энергию? С теплопередачей непосредственно связано такое понятие, как количество теплоты. Что же такое количество теплоты?

Слайд 6

Задание:

Давайте охарактеризуем изученные нами тепловые процессы, именно формулами. Сейчас вам будут розданы листы с заданиями в виде таблиц, которые вы должны заполнить. Время работы 3 минуты. После этого вы сделаете взаимопроверку и каждый оценит работу рядом сидящего.

Слайд 7

Знаете ли вы,

что физик Вальтер Нернст увлекался разведением карпов? Однажды кто – то глубокомысленно заметил: “Странный выбор. Кур разводить и то интереснее”. Учёный невозмутимо ответил: “Я развожу таких животных, которые находятся в тепловом равновесии с окружающей средой. Разводить теплокровных – это значит обогревать на свои деньги мировое пространство”. Справедливо ли замечание ученого? На этот и другие вопросы нам ответят законы термодинамики.

Слайд 8

Блиц - опрос:

А что такое термодинамика? Сформулируем принципы, которые носят название законов термодинамики. Можно ли создать вечный двигатель? Ну, коль вечный невозможно создать, то, что такое реально существующие тепловые двигатели? Из каких основных частей состоит любой тепловой двигатель? Назовите основные виды тепловых двигателей.

Слайд 9

Человек очень расточительно

использует энергию топлива, которую дарит нам природа. Мы, как не благодарные дети, проматываем наследство, накапливавшееся по крохам в течении миллионов лет. Природа поступает более мудро. Как же она решает энергетическую проблему? На этот вопрос вы ответите в своих проектах.

Слайд 10

Проект №1 “Виды топлива”

1. Рассмотрите источники тепла, которые нас окружают. Источниками тепла мы считаем газовую плитку, костёр, сгорание бензина, мазута, кокса в котельных. Горение – это экзотермическая реакция, которая идёт с выделением тепла. Гидроэлектростанции и тепловые станции тоже являются источниками тепла, так как дают до 70% всей электроэнергии, а это электроплитки, электрокамины и другие электро-обогреватели.

Слайд 11

2. Проанализируйте виды топлива,

Проанализировав горение сухого горючего, свечи, растительного масла, горение эфира и пользуясь таблицей № 1 разделите виды топлива на 3 группы: твёрдое, жидкое, газообразное. Оказывается, из множества видов твёрдого топлива, наибольшее количество тепла выделяет бурый челябинский уголь, 14300 кДж на 1 кг топлива, и металлическое ракетное горючее: магний 24830 кДж алюминий 31000 кДж бериллий 66600 кДж. Из жидких видов: керосин осветит 43100 кДж на 1 кг жидкого топлива и дизельное топливо - 42700 кДж. Газообразное топливо отличается выделением большого количества энергии на 1 кг горючего топлива. Но самое большое количество энергии выделяется при сгорании водорода -119700 кДж.

Слайд 12

20 деревянных лучин, термометр, весы с разновесами.

Используйте их для составления задачи, в которой бы упоминалось сгорание. На сколько повысится температура воздуха в большой пещере объемом 10 м на 15 м на 5 м, если там сгорят 20 деревянных лучин, массой 800 г? Начальная температура воздуха около 14?С.

Слайд 13

Проект №2 “Отопление и обогрев”

1. Каким способом обычно, осуществляется обогрев жилых и промышленных помещений? Как можно исследовать конвекцию в помещении? Какие еще существуют способы теплопередачи?

Слайд 14

2. Докажите с помощью приборов,

что нагрев жидкости, стоящей на огне происходит конвективным способом. Колба с водой нагревается на спиртовке, на дне - кристаллы марганца, закрепленные кусочком пластилина. 3. Составьте задачу, в которой бы учитывался обогрев какого-то предмета известными вам способами теплопередачи. 1. В предыдущем опыте сгорело 10 грамм спирта. На нагрев затрачено 30% полученной теплоты. На сколько повысилась температура одного литра воды? 2. Температура воды в отопительном котле 90?С. Начальная температура воды 10?С. В котле помещается 5м3 воды. Сколько мазута расходуется на разогрев и поддержание температуры такого котла, если потери составляют 15%? Считать, что разогрев происходит один раз.

Слайд 15

Проект №3 “Приготовление пищи”

1. Какие тепловые способы приготовления пищи вам известны? В каждом случае укажите источник тепловой энергии и способ передачи теплоты к продуктам. В дыму, на огне, на пару, в печи, на костре. 2. Большая часть нашей пищи готовится в кипящей воде. Как заставить картофель свариться быстрее? Чтобы ваш картофель сварился быстрее, надо перед варкой бросить в кастрюлю с картофелем и водой кусочек сливочного масла. Нагреваясь, оно растопится и покроет поверхность воды тонкой пленкой. Эта защитная пленка будет препятствовать процессу испарения воды. А процесс испарения всегда сопровождается уменьшением температуры жидкости и ее количества.

Слайд 16

3. Предложите

или найдите в литературе какое- либо усовершенствование приготовления пищи. Конфорку электрической плитки можно сделать из нагревательных элементов в виде колец. В электрическую цепь будут включаться только те кольца, размер которых соответствует дну кастрюли. 4. Придумайте задачу, в которой упоминается процесс приготовления пищи. Сколько березовых дров необходимо собрать для костра туристам, чтобы вскипятить ведро родниковой воды? Температура воды в роднике 9°С. Считать, что потерь тепла не существует.

Слайд 17

Проект № 4“Теплопередача и закон сохранения энергии”

1. Предложите опыты с простым школьным оборудованием для демонстрации разных видов теплопередачи и объясните их схематически. Кипячение воды в бумажной коробочке, нагревание термометра на расстоянии от источника тепла (лампа, плитка, отклеивание кнопок от нагреваемого пламени стержня).

Слайд 18

2. При изменении температуры тело может изменять свои механические свойства: длину, объем, плотность, упругость, хрупкость. Приведите примеры. Опыты: нагревание монеты трением, металлической спицы в пламени (одним концом спица упирается в огонь или касается его), нагревание воздуха в колбе с жидкостью (движется столбик жидкости в трубке). 3. Как определить температуру предмета, нагретого в пламени, если у вас имеется еще калориметр с холодной водой, термометр, весы с разновесами, таблицы?

Слайд 19

Проект №5 “Энергия и теплота в живой природе”

1. Главный закон, которому подчиняются все тепловые процессы – закон сохранения энергии. Все живые организмы затрачивают в процессе жизнедеятельности много энергии (движение, питание, охота). Откуда они берут энергию?

Слайд 20

Рассматриваются

химические реакции внутри клетки. Вся серия этих реакций называется внутренним дыханием (тканевым, клеточным). Оно подразделяется на аэробное и анаэробное. Первое связано с распадом некоторых веществ при участии кислорода и происходит с большим выделением энергии, второе – с бескислородным превращением глюкозы. Дыхание живых существ иногда называют медленным горением.

Слайд 21

Проект №6“Тепловые механизмы и двигатели”

1. Приведите примеры механизмов, использующих при своей работе тепловую энергию. Укажите в каждом случае источник энергии, путь ее преобразования. В своей жизни мы постоянно встречаемся с разнообразными двигателями. Они приводят в движение автомобили и самолеты, трактора и корабли, железнодорожные массивы и ракеты. работа тепловых машин связана с потреблением различных видов энергии. Конструкция первых паровых машин имела основные части всех последующих тепловых машин: нагреватель, в котором освобождалась энергия топлива, водяной пар как рабочее тело и поршень с цилиндром, преобразующий энергию пара в механическую работу, а также охладитель, необходимый для снижения температуры и давления пара.

Слайд 22

2. Опишите самое простое строение паровой машины.

Самое простое строение паровой машины создал Герон Александрийский во II в. до н.э. Она состояла из подставки, на которой был водружен сосуд с ручками и наполненный водой. Устройство, которой помещалось в воду, напоминало колбу. С четырех сторон помещались трубки. Когда дрова горели, вода закипала и пар фонтаном бил из верхней трубки. Это была самая древняя паровая машина.

Слайд 23

3. Покажите на опыте,

используя оборудование школьной лаборатории, как можно совершить работу, за счет преобразования тепловой энергии. В пробирке помещена вода, которая закипает, получая количество теплоты от сгорания спирта. И пар выбивает пробку из пробирки. Так совершается работа после превращения энергии. 4.Предложите задачу, в которой используется работа любого теплового устройства.

Слайд 24

Расскажите о каком-либо приборе, устройстве, которое работает за счет тепловой энергии окружающей среды.

Не один из источников энергии, известных на сегодня не в состоянии в будущем полностью взять на себя удовлетворение растущих потребностей человека. Для этого необходимо больше внимания уделить альтернативным источникам или источникам, работающим на энергии окружающей среды. Уже существует, например, “солнечные батареи”, которые превращают солнечную энергию в электрический ток при помощи фотоэлементов. Много проектов создано для использования силы приливов, силы ветров, силы гейзеров. Существуют и проекты использования разности температур между поверхностными слоями воды тропических морей и температурой воды на больших глубинах.

Слайд 25

Желаю успехов во всех ваших начинаниях. Удачи и спасибо всем за урок.

Голубева Е.С. Занимательное естествознание. Нескучный учебник. - СПб.: “Тритон”, 2007. Ковалева С.Я. Закон сохранения энергии в тепловых процессах // Еженедельная газета издательского дома “Первое сентября”, № 33, 1-7 сентября 2012. Ланина. И.Я. Сто игр по физике. - М.:, “Просвещение”, 2005. Перельман Я.И. Занимательная физика. - М.:, “Наука”, 2001. Увицкая Е.С. Использование биологического материала на уроках физики. // Еженедельная газета издательского дома “ Первое сентября”, № 31, 16-22 августа 2012.

Посмотреть все слайды

Тема: “Закон сохранения энергии в тепловых процессах”

Тип: Урок закрепления знаний изученного материала

Вид: Урок по методу проектов

Систематизация и обобщение ранее полученных знаний по данной теме;
- Дать представления о проектной деятельности и разработать элементарный проект по заданной проблеме;
- Заинтересовать учащихся исследовательской деятельностью;
- Развивать логическое мышление и умения обобщать;
- Научиться сопоставлять и изменять полученные знания на практике и в быту;
- Воспитывать чувство коллективизма, взаимопомощи, умение работать в группах.

Оборудование: На столах приборы согласно проектам, компьютер.

Оформление: На доске портрет М.В. Ломоносова, плакат со словами:

“Может собственным Платоном
И быстрых разумом Невтонов
Российская земля рожать”

М.В. Ломоносов.

Ход урока:

Про теплоту начнем рассказ
Всё вспомним, обобщим сейчас
Энергия работа до кипения.
Чтоб лени наблюдалось испарение
Мозги не доведём мы до плавления,
Их тренируем до изнеможения.
В учении проявляем мы старание,
Идей научных видя обоняние!
Задачу мы любую одолеем,
И другу подсобить всегда сумеем.
Историю науки изучаем
И Ломоносова великим почитаем,
И проявляем мы себя в труде
Как двигатель с высоким КПД!
Но как же жизнь бывает непроста
С той дамой, что зовётся Теплота!

Учитель: Добрый день, дорогие друзья!

Тема нашего сегодняшнего урока “Закон сохранения энергии в тепловых процессах”. Я надеюсь вы повторили эту тему. Сейчас мы вспомним законы и формулы, но не будем решать сложных задач, вне всякого сомнения, вы умеете делать это хорошо. Задача нашего урока другая. Сегодня вы попробуете себя в роли исследователей, попробуете выполнить несколько элементарных проектов-заданий, в которых решаются задачи, возникающие, кстати, достаточно в обычной жизни.

В процессе изучения различных физических явлений мы знакомились с самыми различными формами энергии. Поскольку сейчас мы закончили изучение темы “Тепловые явления” нас, прежде всего, интересует внутренняя энергия и способы её изменения. Прошу ответить на вопросы:

Учитель: Что называется внутренней энергией?

Учащийся: Внутренняя энергия – это энергия движения и взаимодействия молекул.

Учитель: Какими способами можно изменить внутреннюю энергию?

Учащийся: Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами: совершением над телом механической работы или теплопередачей.

Учитель: С теплопередачей непосредственно связано такое понятие, как количество теплоты. Что же такое количество теплоты?

Учащийся: Количество теплоты – это энергия, которую тело получает либо теряет при теплопередаче

Учитель: Давайте охарактеризуем изученные нами тепловые процессы, именно формулами. Сейчас вам будут розданы листы с заданиями в виде таблиц, которые вы должны заполнить. Время работы 3 минуты. После этого вы сделаете взаимопроверку и каждый оценит работу рядом сидящего. (Приложение №1 ). Звучит музыка.

Учитель: Знаете ли вы, что физик Вальтер Нернст увлекался разведением карпов? Однажды кто – то глубокомысленно заметил: “Странный выбор. Кур разводить и то интереснее”. Учёный невозмутимо ответил: “Я развожу таких животных, которые находятся в тепловом равновесии с окружающей средой. Разводить теплокровных – это значит обогревать на свои деньги мировое пространство”. Справедливо ли замечание ученого? На этот и другие вопросы нам ответят законы термодинамики.

Учитель: А что такое термодинамика?

Учащийся: Термодинамика - раздел физики, изучающий законы теплового равновесия и превращения теплоты в другие виды энергии.

Учитель: Сформулируем принципы, которые носят название законов термодинамики.

Учащийся: Количество теплоты, полученное системой, расходуется на изменение её внутренней энергии и на работу, производимую системой против внешних сил.

Учащийся: Невозможен процесс, единственным результатом которого был бы переход энергии путем теплообмена от холодного тела к более горячему.

Учитель: Энергия, согласно закону сохранения не возникает из нечего, поэтому нельзя построить двигатель, который бы совершал работу большую, чем та энергия, которая подводится к двигателю из вне.

Учащийся: Невозможно создать двигатель 1 рода.

Учитель: Ну, коль вечный невозможно создать, то, что такое реально существующие тепловые двигатели?

Учащийся: Машины, преобразующие внутреннюю энергию в механическую, называют тепловыми двигателями.

Учитель: Из каких основных частей состоит любой тепловой двигатель?

Учащийся: Нагреватель -> рабочее тело - > холодильник.

Учитель: Назовите основные виды тепловых двигателей.

Учащийся: Паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина, реактивный двигатель.

Учитель: Каков КПД тепловых двигателей?

Учащийся: Обычно не более 30-40%.

Учитель: Человек очень расточительно использует энергию топлива, которую дарит нам природа. Мы, как не благодарные дети, проматываем наследство, накапливавшееся по крохам в течении миллионов лет. Природа поступает более мудро. Как же она решает энергетическую проблему? На этот вопрос вы ответите в своих проектах.

Проект №1

“Виды топлива”

Проект №2

“Отопление и обогрев”

Проект №3

“Приготовление пищи”

Проект № 4

“Теплопередача и закон сохранения энергии”

Проект №5

“Энергия и теплота в живой природе”

Проект №6

“Тепловые механизмы и двигатели”

Учитель: Пожалуйста, быстро ответьте на вопрос:

Насколько продуктивным был для вас урок?
- понравилось ли вам проективная деятельность?
- прозвучала ли на этом уроке для вас новая информация?

Подведение итогов:

Мы познакомились с тем, в чем состоит суть проектной деятельности, хотя и на достаточно простом уровне. Мне бы очень хотелось, чтобы каждый из Вас выполнил свой проект, а время урока ограничено. Мне хотелось показать, что знания, полученные в школе, не должны лежать мертвым грузом на задворках вашей памяти. Их можно и нужно использовать в повседневной жизни, в быту, да и в глобальных масштабах. Очень надеюсь, что наш урок для кого-то из вас станет отправной точкой для дальнейшей исследовательской и проектной работы.

Домашнее задание: предлагаю дома вам решить составленные задачи, и мы вернемся к ним уже на следующем уроке.

Желаю успехов во всех ваших начинаниях. Удачи и спасибо всем за урок.

БИБЛИОГРАФИЯ:

1. Голубева Е.С. Занимательное естествознание. Нескучный учебник. - СПб.: “Тритон”, 1997.
2. Ковалева С.Я. Закон сохранения энергии в тепловых процессах // Еженедельная газета издательского дома “Первое сентября”, № 33, 1-7 сентября 2002.
3. Ланина. И.Я. Сто игр по физике. - М.:, “Просвещение”, 1995.
4. Перельман Я.И. Занимательная физика. - М.:, “Наука”, 1991.
5. Увицкая Е.С. Использование биологического материала на уроках физики. // Еженедельная газета издательского дома “ Первое сентября”, № 31, 16-22 августа 2002.

Как сказал философ (Хевеши) им наблюдаемые» . Надеюсь, что к концу урока будет нам и счастье и глубокая убеждённость в красоте и гармонии природы.

Итак, «энергия»… Это слово рождает в сознании образы бушующих волн, мчащихся автомобилей, нефтяных пластов, перегороженных плотинами водохранилищ, любую интенсивную деятельность. С этим понятием связана вся наша повседневная жизнь – она обогревает дома, приводит в движение и заставляет работать бытовые приборы. Все живые существа в буквальном смысле поедают энергию, чтобы поддержать жизнь. Завтракая, вы получаете «заряд энергии», чтобы начать трудовой день.

Скачать:

Предварительный просмотр:

«Сведение множества к единому –

в этом первооснова Красоты»

Пифагор

«Примеры при обучении полезнее правил»

И. Ньютон

Тема урока: «Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах»

Тип урока: комбинированный урок с привлечением межпредметных связей

Цели урока:

• рассмотреть и систематизировать примеры превращений энергии в механических и тепловых процессах;
• показать универсальность ЗСЭ на примерах механических, тепловых процессов и процессов происходящих в живой и неживой природе, опираясь на уже имеющиеся знания и межпредметные связи;
• выяснить физическое содержание ЗСЭ;
• показать практическое применение ЗСЭ при решении задач.

Оборудование:

Мяч, заводная игрушка, математический маятник и маятник Максвелла, модели ДВС и паровой турбины, пробирка с водой, закрытая пробкой, спиртовка, компьютер, проектор, экран, презентация к уроку (приложение 4 )

На каждом столе у учащихся – подготовленная для заполнения таблица (приложение 1), лист с вопросами (приложение 2),лист с задачами для урока (приложение 3).

Ход урока.

1. Актуализация знаний (фронтальный опрос, см приложение 2 )

1. Груз, подвешенный на нити совершает колебания. Какие превращения энергии происходят при этом?

1. Объяснение нового материала.

Сегодня мы будем говорить об энергии, энергетических превращениях и о самом фундаментальном законе природы – законе сохранения энергии. Мы будем наблюдать, рассуждать, анализировать энергетические превращения в живой и неживой природе во всём, что нас окружает. Этот анализ будет служить основой нашего вывода. Мы заново откроем ЗСЭ на основе наблюдений и обобщений опытных фактов.

Как сказал философ (Хевеши) «Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые» . Надеюсь, что к концу урока будет нам и счастье и глубокая убеждённость в красоте и гармонии природы.

Итак, «энергия»… Это слово рождает в сознании образы бушующих волн, мчащихся автомобилей, нефтяных пластов, перегороженных плотинами водохранилищ, любую интенсивную деятельность. С этим понятием связана вся наша повседневная жизнь – она обогревает дома, приводит в движение и заставляет работать бытовые приборы. Все живые существа в буквальном смысле поедают энергию, чтобы поддержать жизнь. Завтракая, вы получаете «заряд энергии», чтобы начать трудовой день.

Слайд 2: Какие 2 вида механической энергии вы знаете?

(потенциальная и кинетическая) . Приведите примеры перехода кинетической энергии в потенциальную и наоборот. (вам поможет лист с вопросами и демонстрации на столе. Заполните самостоятельно первую колонку в таблице. (см. приложение 1 , приложение 2)

Слайд 3: Кроме механической какой ещё энергией могут обладать тела? (внутренней). Приведите примеры перехода внутренней энергии в механическую и наоборот. Заполните самостоятельно вторую колонку в таблице.

Слайд 4: Что общего между заряженной мышеловкой, куском сливочного масла и движущимся автомобилем?

Всё это обладает запасом энергии. Это теперь мы знаем, что энергия проявляется во множестве различных форм.

А вот какое представление было об энергии в 18 веке, задолго до открытия ЗСЭ

Слайд 5: «Энергия – слово греческого происхождения. Означает могущество, достоинство или действенность чего-либо» (из статьи «Энергия в первом издании Британской энциклопедии 1771год)

Поэтому неудивительно, что ЗСЭ был сформулирован на основе наблюдений и обобщений опытных фактов только в середине 19 века…..

Слайд 6:

немецким учёным, врачом Робертом Майером,

английским учёным и промышленником Джеймсом Джоулем,

немецким учёным, физиологом Германом Гельмгольцем

Почему ни Ньютон, ни Галилей с их умом и талантом этого не сделали? Почему фундаментальный закон природы был сформулирован врачом, физиологом и владельцем пивоваренного завода?

Надо было выйти за пределы механики, обладать общефилософским

подходом.

Проверим работу по заполнению колонок 1 и2 таблицы (слайды 7-8 )

Попробуем пойти по тому же пути и сделать анализ энергетических превращений. Вы спросите «а что же писать в третей колонке?». Всё очень просто: мы живём, дышим, думаем, едим, светит Солнце, идёт дождь, дует ветер и т д.А ведь все эти явления связаны с превращениями энергии. И здесь нам понадобятся не только знания по физике.

Что происходит с энергией при теплообмене? (слайд 9 )

• теплообмен

в теплоизолированной системе если между телами происходит теплообмен, то энергия передаётся от более нагретых тел к менее нагретым, причём при отсутствии потерь тепла Q получ =Q отд

Почему во время процесса плавления температура остаётся постоянной?

• (слайд 10 )энергетические превращения, связанные с изменением агрегатных состояний

в процессе плавления кристаллического вещества вся поступающая энергия расходуется на разрушение кристаллической решётки. При этом температура остаётся постоянной, но внутренняя энергия вещества увеличивается. При кристаллизации энергия выделяется, так как частицы занимают такие положения, при которых их энергия минимальна.

Что происходит при сгорании топлива? (слайд 11)

• сгорание топлива (тепловые эффекты химических реакций)

из курса физики 8 класса вы узнали, что при сжигании топлива каждый атом углерода соединяется с двумя атомами кислорода (атомы соединяются в молекулы) при этом выделяется энергия. Вообще всякая перестройка химических связей сопровождается изменением энергии. Можно сказать, что при горении химическая энергия топлива переходит во внутреннюю энергию образовавшихся газов. Из курса химии вам предстоит узнать, что химические реакции могут идти как с выделением теплоты – экзотермические (соединения и замещения), так и с поглощением теплоты – эндотермические (реакции разложения). При экзотермических реакциях внутренняя энергия реагирующих веществ уменьшается настолько, насколько увеличивается внутренняя энергия окружающей среды(При эндотермических реакциях наоборот). Реакции окисления – соединение с кислородом – экзотермичны, то есть сопровождаются выделением энергии. Если реакция идёт достаточно быстро, а энергия выделяется в виде тепла и света, процесс называют горением. (опыт – пробирка с водой и оксид бария или кальция)

• процесс фотосинтеза (слайд 12)

из курса биологии вы уже знаете, что фотосинтез - синтез органических веществ из неорганических под действием солнечного света. На свету в хлоропластах клеток зелёного листа из воды и углекислого газа образуются органические вещества (крахмал), из воздуха поглощается углекислый газ и выделяется кислород. Другими словами происходит превращение солнечной энергии в энергию химических связей.

• обмен и превращение энергии в живых организмах (слайд 13)

Какой неведомый источник энергии приводит в движение наши мышцы, сердце, заставляет думать голову? Задумаемся, почему все едят? Почему пища так важна для жизни? Пища даёт живым существам строительный материал и энергию. Конфеты и котлеты, колбаса и мороженое согревают и приводят в движение организм. В процессе пищеварения происходит расщепление белков, жиров, углеводов. В клетках нашего организма энергия запасается в молекулах АТФ. В процессе жизнедеятельности клетки, молекулы АТФ расщепляются и за счёт выделившейся при этом энергии и происходят все процессы в клетке.

• пищевые цепочки (слайд 14)

Посмотрим на энергетические процессы в живых организмах более глобально. Ведь все живые организмы связаны между собой энергетическими отношениями, так как являются объектами питания других организмов. Травоядные животные поедают растения, мелкие хищники поедают травоядных, их поедают крупные хищники и т.д. Перенос энергии от её источника (растений) через ряд организмов называют пищевой цепью.

Кто может доказать, что ветряные мельницы работают за счёт энергии солнечного излучения?

• ветры, ураганы, круговорот воды в природе (слайд 15)

круговорот воды в природе происходит, как вы знаете из природоведения и географии за счёт энергии Солнца. Ветры – это гигантские конвективные потоки. Поверхность планеты прогревается неравномерно (сказывается наклон земной оси 22,5 ⁰ и то, что поверхность суши составляет лишь 30% поверхности планеты, а вода имеет большую удельную теплоёмкость), следовательно возникающая разность температур создаёт разность давлений и воздушные массы перемещаются из области высокого давления в область низкого давления. Самые мощные по своей энергетике природные явления – тропические ураганы, также происходят за счёт энергии Солнца.

А за счёт какой энергии светит Солнце? Солнце получает энергию от ядерного «сгорания» водорода, который переходит при этом в гелий. Источником энергии Солнца являются реакции термоядерного синтеза.

А сколько примеров превращения энергии у нас дома! Взять хотя бы бытовую технику! (вентилятор и миксер, электрический чайник, утюг и стиральная машина)

И сам процесс производства электрической энергии тоже связан с превращениями энергии. (слйд16)

Проверяем заполнение третьей колонки в таблице. (слайд 17)

Теперь можно сказать, что энергия не может появиться у тела, если оно не получило её у другого тела.

Делаем вывод на основе анализа энергетических превращений:

Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом её значение сохраняется.

Сейчас, в 21 веке, идея сохранения и превращения энергии, привычна для учеников 7-8 класса, а 160 лет назад, когда их впервые высказал Майер, эти идеи не только не были оценены по достоинству, но даже отвергались как вздорные и чуждые физике. В своих работах Майер привёл в доказательство 25 различных примеров превращения и сохранения энергии (а мы на уроке сколько?), Джоуль в течении почти 40 лет проводил самые разнообразные опыты, в которых за счёт механической работы происходило выделение тепла, и на основе измерений подсчитывал механический эквивалент теплоты.

Слайд 19 - формулировка Джоуля «Теплота, живая сила и притяжение на расстоянии (потенциальная энергия) взаимно превратимы друг в друга, причём, в этом превращении ничего не теряется»

Как выглядит математическое выражение всеобщего закона сохранения и превращения энергии? (слайд 20)

1. Решение задач (см. приложение 3 ) слайды 21-23

1. Подведём итоги урока:

• мы увидели, что энергия существует во множестве различных форм (механическая, тепловая, химическая, электрическая, ядерная и даже энергия массы – оказывается, любой объект обладает энергией уже потому, что существует);
• мы убедились, на примерах, что все явления природы взаимосвязаны: одно явление порождает другое. Может быть, Ньютону и Галилею и не хватило такого общефилософскогоподхода, надо было выйти за пределы механики;
• мы сформулировали ЗСЭ, опираясь на множество наблюдений, опытных фактов, при этом опирались и на имеющиеся знания по физике и на знания из других наук (напомню, что именно биология помогла физике открыть ЗСЭ: Майер установил этот закон при изучении количества тепла, выделяемого и поглощаемого живым организмом);
• обратимся к эпиграфам нашего урока: согласимся и с Ньютоном и с Пифагором – множество примеров и опытных фактов подвели нас к пониманию единства и красоты Природы.

V. Домашнее задание

А.В. Пёрышкин «Физика 8» § 11, упр 6

Задача №1.

Решение:

0,6Е п = Q

0,6mgh = mc∆t

∆t = 0,6gh/c

Ответ: 1.7⁰С

Задача№2.

Решение:

А = Q

NΤ = mc∆t

∆t = NΤ/mc

Ответ: 3,6⁰С

Задача №3.

Решение:

0,24Q = Е к

0,24m 1 q = m 2 v 2 /2

m 1 = m 2 v 2 /0,48q

Ответ: 4 г.

1. Какие превращения энергии происходят при движении камня, брошенного вверх?
2. Резиновый мяч упал на пол и отскочил вверх. Какие превращения механической энергии произошли при этом?
3. Груз, подвешенный на нити, совершает колебания. Какие превращения энергии происходят при этом?
4. Автомобиль движется равномерно и прямолинейно по горизонтальной дороге. На что расходуется энергия топлива?
5. Какие превращения энергии происходят при выстреле из пружинного пистолета?
6. Какие превращения энергии происходят при торможении автомобиля?
7. На каком физическом явлении основан способ получения огня трением?
8. Опишите превращения энергии, которые происходят при падении на пол пластилинового шарика.
9. Какие превращения энергии происходят при вылете пробки из пробирки с кипящей водой?
10. Сжатую металлическую пружину поместили в сосуд с кислотой и растворили её. Куда исчезла потенциальная энергия сжатой пружины?

1.Какие превращения энергии происходят при движении камня, брошенного вверх?

2.Резиновый мяч упал на пол и отскочил вверх. Какие превращения механической энергии произошли при этом?

3.Груз, подвешенный на нити, совершает колебания. Какие превращения энергии происходят при этом?

4.Автомобиль движется равномерно и прямолинейно по горизонтальной дороге. На что расходуется энергия топлива?

5.Какие превращения энергии происходят при выстреле из пружинного пистолета?

6.Какие превращения энергии происходят при торможении автомобиля?

7.На каком физическом явлении основан способ получения огня трением?

8.Опишите превращения энергии, которые происходят при падении на пол пластилинового шарика.

9.Какие превращения энергии происходят при вылете пробки из пробирки с кипящей водой?

10.Сжатую металлическую пружину поместили в сосуд с кислотой и растворили её. Куда исчезла потенциальная энергия сжатой пружины?

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах.

Потенциальная энергия – это энергия которая определяется взаимным положением тел или частей одного и того же тела. Кинетическая энергия – это энергия которой обладают движущиеся тела. СУЩЕСТВУЕТ ДВА ВИДА МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ: КИНЕТИЧЕСКАЯ И ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ, КОТОРЫЕ МОГУТ ПРЕВРАЩАТЬСЯ ДРУГ В ДРУГА. Е пот = mgh Е пот = KX /2 E кин = mv /2 2 2

ВСПОМНИМ: КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ВСЕХ МОЛЕКУЛ, ИЗ КОТОРЫХ СОСТОИТ ТЕЛО, И ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СОСТОВЛЯЮТ ВНУТРЕННЮЮ ЭНЕРГИЮ ТЕЛА - U Способы изменения U Совершение работы Тепло- передача

Что общего между: заряженной мышеловкой куском сливочного масла движущимся автомобилем батарейкой

Из статьи «Энергия» в первом издании Британской энциклопедии (1771г.) «Энергия - слово греческого происхождения, означает могущество, достоинство или действенность чего-либо. Его используют также в переносном смысле для обозначения выразительности речи».

Когда и кем сформулирован? середина 19 века Роберт Джеймс Герман Майер Джоуль Гельмгольц (1814-1878) (1818-1889) (1821-1894)

Энергетические превращения Е пот Е кин падение мяча; движение маятника; выстрел из пружинного пистолета; выстрел из лука; движение заводной механической игрушки.

Энергетические превращения Е мех U падение свинцового шара на свинцовую плиту; торможение автомобиля у светофора; нагревание при трении; работа тепловых двигателей; выстрел из огнестрельного оружия.

ТЕПЛООБМЕН

И ИЗМЕНЕНИЕ АГРЕГАТНЫХ СОСТОЯНИЙ ВЕЩЕСТВА

СГОРАНИЕ ТОПЛИВА

Энергетические превращения в организме человека в нервных клетках, органах вкуса и обоняния внутреннее ухо сетчатка глаза мышечные клетки электрическая электрическая механическая электрическая химическая звуковая световая химическая

ПИЩЕВЫЕ ЦЕПОЧКИ

КРУГОВОРОТ ВОДЫ В ПРИРОДЕ

Энергетические превращения на электростанциях Электрическая энергия Энергия падающей воды Внутренняя энергия пара Энергия ветра Энергия приливов и волн Энергия солнца ГЭС ТЭС ВЭУ СЭС ПЭС (ветряные) (солнечные) (приливные)

Другие примеры превращения энергии в живых организмах и в природе теплообмен; тепловые эффекты химических реакций (сгорание топлива) процесс фотосинтеза; обмен и превращение энергии в живых организмах; пищевые цепочки; ураганы, ветры, круговорот воды в природе.

Вывод: Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой. При этом её значение сохраняется.

Из работ Джоуля: «Теплота, живая сила и притяжение на расстоянии (потенциальная энергия) взаимно превратимы друг в друга, причём в этом превращении ничего не теряется».

Математическое выражение закона сохранения энергии: Е = Е + E = const Е = mgh; E кин = mv /2; Е пот = KX /2 E - E = A ; U + A = Q полн мех кин пот пот 2 2 мех 2 мех 1

Задача №1. Вода падает с высоты 1200 метров. На сколько повысится температура воды, если па её нагревание идёт 60% работы силы тяжести? 0,6mgh = mc t t= 0,6gh/c Ответ: Температура повысится на 1,7 º С

Задача №2 Двигатель мощностью 50 Вт в течение 10 минут вращает лопасти вентилятора внутри калориметра с водой. На сколько градусов повысится за это время температура воды, если её масса 2 кг? Потерями тепла пренебречь. A = Q N τ = mc t t = N τ /mc Ответ: Температура повысится на 3,6 º С

Задача №3 При выстреле из ствола винтовки пуля массой 9 г приобретает скорость 800 м/с. Определить массу порохового заряда, если КПД выстрела 24%. 0,24m q = m v /2 m = m v /0,48q 2 1 2 2 2 1 Ответ: Масса порохового заряда 4 г

Предварительный просмотр:

Задача №1.

Вода падает с высоты 1200 метров. Насколько повысится температура воды, если на её нагревание идёт 60% работы силы тяжести?

Решение:

Ответ:

Задача№2.

Двигатель мощностью 50 Вт в течение 10 минут вращает лопасти вентилятора внутри калориметра с водой. Насколько повысится за это время температура воды, если её масса 2 кг? Потерями тепла пренебречь.

Решение:

Ответ:

Задача №3.

При выстреле из ствола винтовки пуля массой 9г приобретает скорость 800 м/с. Определить массу порохового заряда, если КПД выстрела 24%.

(q пороха = 3,8×10 6 Дж/кг)

Решение:

Ответ:

Задача №4.

Стальной шарик массой 50 г падает с высоты 1,5 м на каменную плиту и, отскакивая от неё, поднимается на высоту

1,2 м. Почему шарик не поднялся на прежнюю высоту? Сколько механической энергии превратилось во внутреннюю? На сколько градусов нагрелся шарик? (удельная теплоёмкость стали 460 Дж/кг ⁰ С)

Решение:

Ответ:

Задача №5.

Кусок свинца испытывает абсолютно неупругое столкновение с препятствием, двигаясь со скоростью 350 м/с. Какая часть свинца расплавилась, если всё количество теплоты, выделившееся при ударе, поглощается свинцом? Температура свинца перед ударом 27 ⁰ С, удельная теплоёмкость свинца 130 Дж/кг ⁰ С, удельная теплота плавления свинца 25кДж/кг, температура плавления свинца 327 ⁰ С

Решение:

1. 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).

2. При решении задачи в предыдущем параграфе получено, что количество теплоты ​\(Q_1 \) ​, отданное горячей водой, равно количеству теплоты \(Q_2 \) , полученному холодной водой, т.е.: ​\(Q_1=Q_2 \) ​.

Записанное равенство называется уравнением теплового баланса . Оно 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. Например, если в стакан с горячим чаем опустить ложку, то в теплообмене будут участвовать стакан и чай (отдают энергию), и ложка и окружающий воздух (получают энергию). Как уже указывалось, в конкретных задачах мы можем пренебречь количеством теплоты, получаемым или отдаваемым некоторыми телами при теплообмене.

3. Уравнение теплового баланса даёт возможность определить те или иные величины. В частности, значения удельной теплоёмкости веществ определяют из уравнения теплового баланса.

Задача . Определите удельную теплоёмкость алюминия, если при опускании в стакан, содержащий 92 г воды при 75 °С, алюминиевой ложки массой 42 г при температуре 20 °С в стакане установилась температура 70 °С. Потерями энергии на нагревание воздуха, а также энергией, отдаваемой стаканом, пренебречь.

Анализ задачи . В теплообмене участвуют два тела: горячая вода и алюминиевая ложка. Вода отдаёт количество теплоты ​\(Q_1 \) ​ и остывает от 75 до 70 °С. Алюминиевая ложка получает количество теплоты ​\(Q_2 \) ​ и нагревается от 20 до 70 °С. Количество теплоты ​\(Q_1 \) ​, отданное горячей водой, равно количеству теплоты ​\(Q_2 \) ​, полученному ложкой.

Решение задачи в общем виде: уравнение теплового баланса: ​\(Q_1=Q_2 \) ​; количество теплоты, отданное горячей водой: ​\(Q_1=c_1m_1(t_1-t) \) ​; количество теплоты, полученное алюминиевой ложкой: \(Q_2=c_2m_2(t-t_2) \) . С учётом этого уравнение теплового баланса:​\(c_1m_1(t_1-t)=c_2m_2(t-t_2) \) ​. Откуда: ​\(c_2=c_1m_1(t_1-t)/m_2(t-t_2) \) ​.

4. 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) СO 2 . 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 .

Удельная теплота сгорания топлива - физическая величина, показывающая, какое количество теплоты выделяется при полном сгорании топлива массой 1 кг.

Удельная теплота сгорания топлива обозначается буквой ​\(q \) ​, её единицей является 1 Дж/кг.

Значение удельной теплоты сгорания топлива определяют экспериментально. Наибольшую удельную теплоту сгорания имеет водород, наименьшую - порох.

Удельная теплота сгорания, например, нефти - 4,4·10 7 Дж/кг. Это означает, что при полном сгорании 1 кг нефти выделяется количество теплоты 4,4·10 7 Дж.

В общем случае, если масса топлива равна ​\(m \) ​, то количество теплоты ​\(Q \) ​, выделяющееся при его полном сгорании, равно произведению удельной теплоты сгорания топлива ​\(q \) ​ на его массу ​\(m \) ​:

5. Предположим, что внутреннюю энергию тела ​\(U \) ​ изменили, совершив над ним работу ​\(A \) ​ и сообщив ему некоторое количество теплоты ​\(Q \) ​. В этом случае изменение внутренней энергии ​\(U \) ​ равно сумме работы ​\(A \) ​, совершённой над телом, и переданного ему количества теплоты ​\(Q \) ​:

​Записанное выражение представляет собой первый закон термодинамики 1 , который является обобщением закона сохранения энергии. Он формулируется следующим образом: изменение внутренней энергии системы при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы, совершённой над системой внешними силами, и количества теплоты, переданного системе .

1 Термодинамика - учение о тепловых процессах.

Предположим, что работу совершают не внешние силы, а само тело. Его работа в этом случае ​\(A^{‘}=-A \) ​ и ​\(Q=U+A^{‘} \) ​. Количество теплоты, переданное телу, идет на изменение его внутренней энергии и на работу тела против внешних сил.

6. Устройства, совершающие механическую работу за счёт внутренней энергии топлива, называются тепловыми двигателями.

Любой тепловой двигатель состоит из нагревателя, холодильника и рабочего тела (рис. 72). В качестве рабочего тела используются газ или пар, поскольку они хорошо сжимаются, и в зависимости от типа двигателя может быть топливо (бензин, керосин), водяной пар и пр. Нагреватель передаёт рабочему телу некоторое количество теплоты ​\((Q_1) \) ​, и его внутренняя энергия увеличивается, за счет этой внутренней энергии совершается механическая работа \((A) \) , затем рабочее тело отдаёт некоторое количество теплоты холодильнику \((Q_2) \) и охлаждается при этом до начальной температуры. Описанная схема представляет цикл работы двигателя и является общей, в реальных двигателях роль нагревателя и холодильника могут выполнять различные устройства. Холодильником может служить окружающая среда.

Поскольку в двигателе часть энергии рабочего тела передается холодильнику, то понятно, что не вся полученная им от нагревателя энергия идет на совершение работы. Соответственно, коэффициент полезного действия двигателя (КПД) равен отношению совершенной работы ​\((A) \) ​ к количеству теплоты, полученному им от нагревателя ​\((Q_1) \) ​:

\[ КПД=\frac{A}{Q_1}100\%=\frac{Q_1-Q_2}{Q_1}100\% \]

Коэффициент полезного действия обычно выражают в процентах.

7. Существует два типа двигателей внутреннего сгорания (ДВС): карбюраторный и дизельный. В карбюраторном двигателе рабочая смесь (смесь топлива с воздухом) готовится вне двигателя в специальном устройстве и из него поступает в двигатель. В дизельном двигателе горючая
смесь готовится в самом двигателе.

ДВС (рис. 73) состоит из цилиндра (1), в котором перемещается поршень (5); в цилиндре имеются два клапана (2, 3), через один из которых горючая смесь впускается в цилиндр, а через другой отработавшие газы выпускаются из цилиндра. Поршень с помощью кривошипно-шатунного механизма (6, 7) соединяется с коленчатым валом, который приходит во вращение при поступательном движении поршня. Цилиндр закрыт крышкой (4).

Цикл работы ДВС включает четыре такта: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск. Во время впуска поршень движется вниз, давление в цилиндре уменьшается, и в него через клапан поступает горючая смесь (в карбюраторном двигателе) или воздух (в дизельном двигателе). Клапан в это время закрыт (рис. 73 а). В конце впуска горючей смеси закрывается клапан.

Во время второго такта поршень движется вверх, клапаны закрыты, и рабочая смесь или воздух сжимаются (рис. 73 б). При этом температура газа повышается: горючая смесь в карбюраторном двигателе нагревается до 300-350 °С, а воздух в дизельном двигателе - до 500-600 °С. В конце такта сжатия в карбюраторном двигателе проскакивает искра, и горючая смесь воспламеняется. В дизельном двигателе в цилиндр впрыскивается топливо, и образовавшаяся смесь самовоспламеняется.

При сгорании горючей смеси газ расширяется и толкает поршень и соединенный с ним коленчатый вал, совершая механическую работу (рис. 73 в). Это приводит к тому, что газ охлаждается.

Когда поршень придёт в нижнюю точку, давление в нём уменьшится. При движении поршня вверх открывается клапан, и происходит выпуск отработавшего газа (рис. 73 г). В конце этого такта клапан закрывается.

8. Паровая турбина представляет собой насаженный на вал диск, на котором укреплены лопасти. На лопасти поступает пар. Пар, нагретый до 600 °С, направляется в сопло и в нём расширяется, При расширении пара происходит превращение его внутренней энергии в кинетическую энергию направленного движения струи пара. Струя пара поступает из сопла на лопасти турбины и передаёт им часть своей кинетической энергии, приводя турбину во вращение. Обычно турбины имеют несколько дисков, каждому из которых передаётся часть энергии пара. Вращение диска передаётся валу, с которым соединён генератор электрического тока.

Часть 1

Для определения удельной теплоты сгорания топлива необходимо знать

1) энергию, выделившуюся при полном сгорании топлива, его объём и начальную температуру
2) энергию, выделившуюся при полном сгорании топлива, и его массу
3) энергию, выделившуюся при полном сгорании топлива, и его плотность
4) удельную теплоёмкость вещества, его массу, начальную и конечную температуры

2. В сосуд налили 1 кг воды при температуре 90 °С. Чему равна масса воды, взятой при 30 °С, которую нужно налить в сосуд, чтобы в нём установилась температура воды, равная 50 °С? Потерями энергии на нагревание сосуда и окружающего воздуха пренебречь.

1) 1 кг
2) 1,8 кг
3) 2 кг
4) 3 кг

3. В воду, взятую при температуре 20 °С, добавили 1 л воды при температуре 100 °С. Температура смеси оказалась равной 40 °С. Чему равна масса холодной воды? Теплообменом с окружающей средой пренебречь.

1) 1 кг
2) 2 кг
3) 3 кг
4) 4 кг

4. В толстостенной трубке быстро сжимают воздух. При этом внутренняя энергия воздуха

1) не изменяется
2) увеличивается
3) уменьшается
4) сначала увеличивается, потом не изменяется

5. Газ получил количество теплоты 300 Дж и совершил работу 100 Дж. Внутренняя энергия газа при этом

1) увеличилась на 400 Дж
2) увеличилась на 200 Дж
3) уменьшилась на 400 Дж
4) уменьшилась на 200 Дж

6. В двигателе внутреннего сгорания

1) внутренняя энергия рабочего тела преобразуется в механическую энергию
2) поршень перемещается за счёт переданного ему количества теплоты
3) механическая энергия поршня превращается во внутреннюю энергию рабочего тела
4) механическая работа совершается за счёт энергии рабочего тела и переданного поршню количества теплоты

7. Двигатель внутреннего сгорания совершает полезную работу при

1) сжатии рабочего тела
2) выпуске отработанного газа из цилиндра
3) впуске рабочего тела в цилиндр
4) расширении рабочего тела в цилиндре

8. Рабочим телом в автомобильном двигателя внутреннего сгорания является

1) воздух
2) бензин
3) горючая смесь, состоящая из воздуха и паров бензина
4) керосин

9. Тепловой двигатель получает за цикл работы от нагревателя количество теплоты 200 Дж и передаёт холодильнику количество теплоты 80 Дж. Чему равен КПД двигателя?

1) 29%
2) 40%
3) 43%
4) 60%

10. Двигатель получает от нагревателя количество теплоты 100 Дж и совершает полезную работу 200 Дж. Чему равен КПД такого двигателя?

1) 200%
2) 50%
3) 20%
4) такой двигатель невозможен

11. Установите соответствие между физическими величинами и их единицами в СИ. К каждой позиции левого столбца подберите соответствующую позицию левого столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) количество теплоты
Б) удельная теплоёмкость
B) удельная теплота сгорания

ЕДИНИЦА ВЕЛИЧИНЫ
1) Дж/кг
2) Дж
3) Дж/кг °С

12. Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями, анализируя следующую ситуацию: «При постоянном давлении газ некоторой массы быстро расширяется. Как при этом изменяются температура газа, его концентрация и внутренняя энергия?» Цифры в ответе могу повторяться. К каждой позиции левого столбца подберите соответствующую позицию левого столбца и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
A) температура газа
Б) концентрация
B) внутренняя энергия

ЕДИНИЦА ВЕЛИЧИНЫ
1) не изменяется
2) увеличивается
3) уменьшается

13. Ударная часть молота массой 10 т свободно падает на стальную деталь массой 200 кг. С какой высоты падает ударная часть молота, если после 32 ударов деталь нагрелась на 20 °С? На нагревание расходуется 25% энергии молота.

Ответы

Внутренней энергией называется сумма кинетических энергий всех частиц, из которых состоит тело, и потенциальных энергий взаимодействия этих частиц между собой. Сюда включается энергия взаимодействия электронов с ядрами и энергия взаимодействия составных частей ядра.

Внутренняя энергия зависит от его температуры. Температура характеризует среднюю кинетическую энергию частиц вещества. При изменении температуры меняется расстояние между частицами, следовательно, меняется и энергия взаимодействия между ними.

Внутренняя энергия меняется также при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое. Процессы, связанные с изменением температуры или агрегатного состояния вещества, называют тепловыми . Тепловые процессы сопровождаются изменением внутренней энергии тела.

Химические реакции, ядерные реакции также сопровождаются изменением внутренней энергии тела, т.к. меняется энергия взаимодействия частиц, участвующих в реакциях. Внутренняя энергия меняется при излучении или поглощении энергии атомами при переходе электронов с одной оболочки на другую.

Одним из способов изменения внутренней энергии является работа . Так при трении двух тел происходит повышение их температуры, т.е. возрастает их внутренняя энергия. Например, при обработке металлов – сверлении, обточке, фрезеровании.

При контакте двух тел с разными температурами происходит передача энергии от тела с высокой температурой к телу с низкой температурой. Процесс передачи энергии от одного тела к другому, имеющему более низкую температуру, называется теплопередача.

Таким образом, в природе существует два процесса, при которых меняется внутренняя энергия тела:

а) превращение механической энергии во внутреннюю и наоборот; при этом совершается работа;

б) теплопередача; при этом работа не совершается.

Если смешать горячую и холодную воду, то на опыте можно убедиться, что количество теплоты, отданное горячей водой, и количество теплоты, полученное холодной водой, равны между собой. Опыт показывает, что если между телами происходит теплообмен, то внутренняя энергия всех нагревающихся тел увеличивается на столько, на сколько уменьшается внутренняя энергия остывающих тел. Таким образом, энергия переходит от одних тел к другим, но суммарная энергия всех тел остается неизменной. Это закон сохранения и превращения энергии .

Во всех явлениях, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает. Она только превращается из одного вида в другой, при этом её значение сохраняется.

Пример, свинцовая пуля, летевшая с некоторой скоростью, ударяется о преграду и нагревается.

Или, льдинка, падая из снежной тучи, тает у земли.