Ашық сабақ.Идеал газдың ішкі энергиясы

Пәні: Физика

Сабақтың тақырыбы: Идеал газдың ішкі энергиясы. Ішкі энергияның түрленуі

Сабақтың мақсаты:

Білімділік: Оқушыларды идеал газ, ішкі энергия ұғымымен, Менделеев-Клапейрон теңдеуімен таныстыру. Формуланы түрлендіруге, есепке қолдана білуге үйрету.

Дамытушылық: Оқушылардың ой-өрісін, танымдық және есеп шығару қабілеттерін дамыту.Танымдық және теориялық білімдерін ұштастыра білуге үйрету.

Тәрбиелік : Оқушыларды ұқыптылыққа,зерделілікке баулу. Өздігінен жұмыс істеуге, тиянақтылыққа тәрбиелеу.

Сабақтың типі: Аралас сабақ

Сабақтың түрі: Теориялық

Сабақтың әдісі: Ауызша баяндау, өз бетімен жұмыс, ой қозғау, сұрақ-жауап, постер әдісі, есептер шығару, тәжірибе көрсету, жұмбақтар шешу.

Көрнекілігі: шар, үлестірмелі таратпалар,  слайд, электрондық оқулық, плакаттар, қанатты сөздер, физикалық приборлар.

Сабақ барысы:

І. Ұйымдастыру.

1. Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру;

2. Дәрісхананың тазалығы;

3. Сабаққа дайындығына назар аудару;

ІІ. Үй тапсырмасын сұрау

Постер әдісі арқылы берілген плакатқа «Сублимация және десублимация»тақырыбы бойынша түсініктерін жазады, және жазғандарын әр топтан бір оқушы қорғайды)

в) Сәйкестігін тап (берілген 3 сөзден сәйкес келетін сөйлемді табу)   

А.  Қатты. Б.  Сұйық.   В. Газ.

1. Молекулалар үлкен жылдамдықпен қозғалады

2. Дене пішінін де,   көлемін де сақтайды.

3. Атомдар тепе -теңдік қалпын сақтай тербеледі.

4.Молекулалар арақашықтығы  молекула өлшемінен көп.

5.Молекулалар бір орыннан екінші орынға периодты түрде секіріп тербеледі.

6. Дене пішінін сақтамайды, бірақ көлемін сақтайды.

Жауабы:  1-В,  2-А , 3-А , 4-В , 5-Б , 6-Б

ІІІ. Үй тапсырмасын қорытындылау: Сонымен, үй тапсырмасын қорытындылайтын болсақ: Сублимация (лат sublіmo – биікке көтеремін) – заттың кристалдық күйден газ тәрізді күйге ауысуы; жылудың жұтылуымен жүретін процесс. Сондай-ақ сублимация қатты және газ тәрізді фазалар қатар өмір сүретін температура мен қысымның барлық интервалында болатын буланудың бір түрі. Ал десублимация - заттың бу күйінен тікелей қатты күйге ауысуы; сублимацияға қарсы процесс. Термодинамика - физика ғылымындағы жылудың жұмыс және басқа энергия түрлерімен арадағы қарым-қатынасын зерттейтін тармағы. Қатты дене — қалпы тұрақтылығымен, және затты құраушы атомдардың тепе-теңдік жағдайының маңайындағы аз тербелісі түріндегі жылулық қозғалысымен, сипатталатын заттың агрегат күйі.

ІҮ. Үй тапсырмасы бойынша оқушыларды бағалау (сабақ айтып, сұраққа жауап берген оқушыларды тиісінше бағалаймын)

V.   Жаңа сабақ 

  Идеал газ деп - молекулалар арасындағы тартылыс пен тебу күштері есепке алынбайтын олар тек серпімді соқтығысқанда ғана өзара әрекеттеседі деп саналатын , ал молекулалардың өздері көлемі жоқ серпімді шар немесе материялық нүкте ретінде қабылданатын газ моделін айтамыз. Газ молекулалары барлық уақытта ретсiз жылулық қозғалыста болады.

1. Нақты газдың молекулаларының өлшемдері бар, молекула диаметрі молекуланың арақашықтығынан он есе кіші.

2. Молекулалар серпімді соқтығысуымен әсерлеспейді,  бір-бірімен әсерлеседі.

Идеал газ қысымы тәуелді:

1.молекула массасына

2. Молекула концентрациясына

3.орташа жылдамдығына

Газдың температурасы төмендеген немесе оның тығыздығы артқан кезде идеал газ бөлшектерінің толқындық (кванттық) қасиеттері елеулі рөл атқара бастайды. Бүтін санды спинді бөлшектерден құралған кванттық идеал газдың жалпы (күйі) Бозе – Эйнштейн статистикасымен, ал жарты бүтін санды спинді бөлшектерден құралған кванттық идеал газдың жалпы (күйі) Ферми–Дирак статистикасымен сипатталады.

P_{1 1} / T₁ = P_{2 2} / T₂ = P / T = const = R

Мұндағы Р- газдың қысымы, R- меншікті газ тұрақтылығы, - газ жылдамдығы, Т- температура. Осыдан PV=mRT деп алуымызға болады. Бұл теңдеу Клапейрон- Менделеев теңдеуі деп аталады. Ал Клапейрон- Менделеев теңдеуі дегеніміз не?

Клапейрон – Менделеев теңдеуі – идеал газдың күйін анықтайтын және оның негізгі параметрлерінің (p қысымның, V көлемнің және T абсолют темп-раның) арасындағы байланысты тағайындайтын теңдеу. Бұл теңдеуді француз оқымыстысы Б.П.Э. Клапейрон (1799 – 1864) ашқан (1834).

Ал 1874 ж. Д.И. Менделеев идеал газдың бір моліне арналған мынадай күй теңдеуін қорытып шығарды: pV=RT. Осыдан кейін екеуі бірігіп мына тоқтамға келген: pV=m/μ*RT.

Ішкі энергия – дененің тек ішкі күйіне байланысты энергия. Ішкі энергияға дененің барлық микробөлшектерінің (молекулалардың, атомдардың, иондардың, т.б.) ретсіз (хаосты) қозғалыстарының энергиясы, микробөлшектердің өзара әсерлесу энергиясы, атомдар мен молекулалардың ішкі энергиясы, т.б. жатады. Ішкі энергия ұғымын 1851 жылы У.Томсон енгізген.

Дененің бір күйден екінші күйге ауысу барысындағы Ішкі энергиясының өзгерісі (ΔU) мынаған тең: ΔU=ΔQ–A, мұндағы Q – жүйенің қоршаған ортамен алмасқан жылу мөлшері, А – істелген жұмыс.

Яғни тақырыбымызда кездесетін белгіленулер мен өлшем бірліктер:

ҮІ. Есептер шығару

1. Берілгені көлемі-0,1 м^3, қысым - 2,65кПа. Қуатты табу керек. (Жауабы: 0,160Дж)

2. Берілгені кернеу - 3,5В, ток күші - 0,2А, уақыт 5минут. Дененің жұмысын табу керек.(Жауабы: 3,5Дж)

3. Берілгені кернеу-6В, кедергісі-2Ом. Ток күшін табу керек. (Жауабы: 3А)

4. Берілгені бірінші дененің массасы-80кг, екінші дененің массасы-20кг, биіктігі-10м, еркін түсу үдеуі-10м/с^2. Дененің жұмысын табу керек. (Жауабы:10000Дж )

5. Берілгені күші-20Ньютон, центрге тартқыш-0,5м/с². Денелердің массасын керек.(Жауабы:10кг)

6. Берілгені ауданы -160м, уақыты - 8c. Жылдамдығын табу керек. (Жауабы: 20м/с)

7. Берілгені бірінші дененің массасы - 2кг, екінші дененің массасы-3кг, арақашықтығы- 20м. Күшті табу керек. (Жауабы: 0,2*10^-11 )

8. Берілгені күш – 75Н, массасы – 5кг. Дененің центрге тартқыш үдеуін табу керек. (Жауабы: 15Н)

ҮІІ. Тәжірибелік жұмыстар

1. Кәдімгі үрленген балалар шарын шашқа ысқылап бөлме төбесіне апарып жіберіп қалуы керек. Шар төбеде ұзақ уақыт тұрады. Неліктен? (шар үйкеліс күші арқылы электрленеді)

2. Үрленіп жіпке байланған екі шарды газетпен үйкеп-үйкеп жақындатамыз. Олар бірін-бірі тебеді. Неліктен?(аттас зарядтар тебіледі)

3. Суы бар тәрелкенің ішінен магнит арқылы түйреуішті қалай алуға болады? (су ішіндегі темір түйреуішке, яғни су бетіне магнитті жақындатамыз, сонда түйреуіш су ішінен магнитке жабысады. Магнит айналасына магнит өрісін тудырады, ол өріс су арқылы да тарайды).

4. Берілген бөтелке, қағаз, шырпы, қабығы ашылған жұмыртқа. Бөтелкенің ішіне қағазды жағып, аузына жұмыртқаны қойғанда ол ішіне кіріп кетеді. Неліктен?(Бөтелкенің ішіндегі ауаның қысымы атмосфералық қысымнан азаяды).

ҮІІІ. Кім көп біледі?(«Иә» немесе «Жоқ» деп жауап береді)

1. Аттас зарядтар бір-бірімен тартылады ма?(жоқ)

2. Заттар үш күйде болады ма?(ия)

3. Желді күні асфальт беті тез кебеді ме? (иә)

4. Жолдың өлшем бірлігі секунд па? (жоқ)

5. Ом заңын ашқан ғалым Ампер ма?(жоқ)

6. Жылдамдық бірлігі м/с па?( иә)

7. Температураны өлшейтін құрал динамометр ме?(жоқ)

8. Джоульмен өлшейтін физикалық шама энергия? (иә)

9. Уақытты сағатпен өлшейді ме? (иә)

10. Газға немесе сұйыққа түсірілген қысым сол сұйықтың немесе газдың әрбір нүктесіне өзгеріссіз беріледі. Паскаль заңы ма?( иә)

11. Молекулалар заттың ұсақ бөлшегі ме? (иә)

12. Қуаттың өлшем бірлігі Вольт па? (жоқ)

13. Судың тығыздығы 1000кг/м³-қа тең? (иә)

14. Өзінің пішіні мен көлемін сақтау қатты денеге тән қасиет? (иә)

15. Сұйықтың қатты күйге айналуы кристалдану ма? (иә)

ІХ. Жұмбақтар

1. Етек жеңі жиналмай,

Дауыл тұрса дым қалмай

Түйдектеліп көшеді,

Тоз-тоз болып өшеді. (Бұлт)

2. Жалғыз бағыт білері,

Бұрғаныңа көнбейді,

Жол көрсетіп береді

Бірақ өзі көрмейді. (компас)

3. Өзі затты құрайды,

Теңесуге таразыны сұрайды.(масса)

4.Аса қажет өмірге халық үшін

Пайдаланамыз күн сайын жарық үшін.(Ток)

5. Алтын теңге кетеді,

Күміс теңге келеді.(күн мен ай)

6. Туыстарын шетінен,

Өбеді де бетінен.

Бала-шаға ұсағын,

Бауырына қысады. (магнит)

7. Көкке қараған,

Жұлдыз санаған. (телескоп)

8.Қозғалысқа келтіріп,

Жылдамдығын береді,

Өлшемдерін қарасақ

Ньютонға ол келеді. (Күш)

9.Жоғалмайды ешқашан,

Түрлендірсек егерде

Басқа күйге ауысқан

Жұмыс істейді әрқашан.(энергия)

10. Бар ма, жоқ па оны анық білмейсің,

Ол жоқ жерде өмір сүріп жүрмейсің. (ауа)

Х. Сергіту сәті. (Соку-соку, бачи-бачи, вира-вира)

ХІ. Сабақты қорытындылау:  Физика атты ағашқа стикерлерге жазу арқылы жаңа тақырып бойынша түсінгендерін жазып іледі.

Сонымен, идеал газ деп - молекулалар арасындағы тартылыс пен тебу күштері есепке алынбайтын олар тек серпімді соқтығысқанда ғана өзара әрекеттеседі деп саналатын , ал молекулалардың өздері көлемі жоқ серпімді шар немесе материялық нүкте ретінде қабылданатын газ моделін айтамыз. Ал, ішкі энергия – дененің тек ішкі күйіне байланысты энергия. Ішкі энергияға дененің барлық микробөлшектерінің ретсіз қозғалыстарының энергиясы, микробөлшектердің өзара әсерлесу энергиясы, атомдар мен молекулалардың ішкі энергиясы, т.б. жатады.

ХІІ. Оқушыларды бағалау:  Сабаққа белсенді қатысып отырған студенттерге - өте жақсы (5), Орта деңгейлі студенттерге - жақсы (4) деген баға қойылады.

ХІІІ.Үйге тапсырма: Физика-10сынып, Б.Кронгарт. В.Кем «Менделеев-Клапейрон» теңдеуін оқып, мазмұндамасына дайындалып келу,