Бөлім:

Термодинамика негіздері

Педагогтің аты-жөні

Көшербаева Сандуғаш Тұрлыханқызы

Күні:

23-28/11/2020

Сынып:

Қатысушылар саны:

Қатыспағандар саны:

Сабақтың тақырыбы

Идеал газдың ішкі энергиясы. Термодинамикалық жұмыс. Жылу мөлшері, жылусыйымдылық.

Сабақтың номері:

№ 7

Оқу бағдарламасына сәйкес оқыту мақсаттары

10.3.3.1 -бір атомды және екі атомды идеал газдың ішкі энергиясының формуласын есептер шығаруда қолдану;

Сабақтың мақсаты

Барлық оқушылар:

Термодинамикалық процестер кезінде атқарылатын жұмысты тұжырымдай алады

Басым бөлігі:

Термодинамикалық процестер кезінде атқарылатын жұмыстың формуласын есептер шығаруда қолдана алады

Кейбір оқушылар:

Жұмысты процестің P(V) графигі арқылы есептей алады.

Сабақтың кезеңі/ уақыт

Педагогтің әрекеті

Оқушының әрекеті

Бағалау

Ресурстар

Сабақтың басы

Амандасу. Оқушыларды түгендеу.

Сәлеметсіздерме балалар! Өткен тақырыпты тексеру.

1 тапсырманы орындау

Ұпай

Кесте

Сабақтың ортасы

-Дәптерді ашып, бүгінгі күн мен сабақ тақырыбын жазыныздар: Ішкі энергия. МКТ бойынша де­не­нің іш­кі энер­гия­сы – де­не­ні құ­райт­ын бөл­шек­тер­дің өза­ра әрекеттесуінің по­тенциал­дық энер­гия­сы мен олар­дың жы­лу­лық қоз­ға­лысы­ның ор­та­ша ки­не­ти­ка­лық энер­гия­сы­ның қо­сын­ды­сы. Ішкі энергия температура мен көлемнің функциясы U (T, V) болып табылады, себебі бөлшек қозғалысының энергиясы дене температурасына тура пропорционал:

(1)

ал өзара әрекеттесудің потенциалдық энергиясы олардың арасындағы арақашықтыққа, демек, дене көлеміне тәуелді. Қандай да бір көлемдегі идеал газдың ішкі энергиясын анықтайық. Идеал газдардың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясы ескермеуге болатындай өте аз, сондықтан дененің ішкі энергиясы оның барлық молекулаларының орташа кинетикалық энергиясының қосындысына тең:

(2)

Зат мөлшерін массаның мольдік массаға қатынасымен алмастырсақ:

(3)

біратомды идеал газдың ішкі энергиясын есептеу формуласын аламыз:

(4)

Менделеев – Клапейронның күй теңдеуін пайдалана отырып, біратомды газдың ішкі энергиясын қысым мен көлем арқылы өрнектейік:

(5)

Іш­кі энер­гия газ­бір күйден бас­қа­күйге өт­кен кез­дегі өту про­це­сі­не тәу­ел­ді емес, ол тек p, V, T күй па­ра­метр­ле­рі­не тәу­ел­ді. Температура өзгерген кезде газдың ішкі энергиясы өзгереді, ішкі энергияның өзгерісі мынаған тең:

(6)

немесе

(7)

Газдың ішкі энергиясының өзгерісі дене температурасының өзгерісіне тура пропорционал. Егер температура тұрақты болса, онда газдың ішкі энергиясы өзгермейді.

Көпатомды газдардың ішкі энергиясы. Біратомды газдардың ішкі энергиясы i = 3 үш еркіндік дәрежесімен сипатталатын атомдардың жылулық қозғалысының кинетикалық энергиясымен анықталады, себебі кеңістік – үшөлшемді. (4) және (5) формулаларға еркіндік дәрежесінің белгілеуін енгіземіз:

(8)

немесе

(9)

мұндағы i − еркіндік дәрежесінің саны.

Екіатомды молекулалар өздерінің екі осінің бойымен айналады, сондықтан олар үшін еркіндік дәрежесінің саны 2-ге артады да, i = 5 болады. Үш және одан да көпатомды газдар үшін молекулалар ішіндегі атомдар тербелмелі қозғалыс жасайды. Мұндай атомдардың еркіндік дәрежесі i = 6.

Ұлғаю кезіндегі газдың немесе будың жұмысы. Ұлғаю кезіндегі газ жұмысын анықтайық. Газ салмақсыз поршень астындағы ыдыста орналасқан делік. Қыздыру кезінде газ қысымы артады, поршень қысым сыртқы ортаның қысымына тең p1 = p2 (1-су­рет) немесе F = F' болғанға дейін орын ауыстырады. Әрі осы кезде қозғалатын молекулалардың ішкі энергиясы поршень қозғалысының механикалық энергиясына айналады. Жұ­мыс – энер­гия­ның бір тү­рден бас­қа­түрге түрленуінің өл­ше­мі. Ұлғаю кезінде газдың атқаратын жұмысы:

немесе

(9)

мұндағы p − газ қысымы, S − поршень ауданы, ΔV  − поршень астындағы газ көлемінің өзгерісі.

Сыртқы күштің жұмысы: Aʹ = –Fʹ(h2 – h1 ) = –A. Ұлғаю кезінде газдың жұмысы оң шама A > 0, сыртқы қысым күшінің жұмысы теріс шама болады Aʹ < 0. Сығылған кезде газ жұмысы теріс шама, сыртқы күштердің жұмысы оң шама болады, осылайша:

Aʹ = –A.

p V-диаграммасында (2-су­рет) процесс графигімен, абцисса осімен және V1 және V2 нүктелерінде тұрғызылған перпендикулярлармен шектелген ауданның сандық мәні газ жұмысына тең.

1) Оқулық, 190-199 беттерді оқу

2) Есептер:

1. 240 г оттекті 100 К-ге дейін суытқанда оның ішкі энергиясы қалай өзгереді?

2. Температурасы 27 °C, мөлшері 5 моль біратомды идеал газдың ішкі энергиясын анықтаңдар.

3. Газдың ішкі энергиясының өзгерісі оның 1-күйден 2-күйге өту тәсіліне тәуелді ме (3-су­рет)? Газ біратомды болса, 1 күйден 2-күйге өту кезіндегі ішкі энергияның өзгерісін анықтаңдар. p0 = 105 Па, V0 = 2 л.

4 . Бастапқы температурасы T = 300 K, мөлшері 1 моль газ A = 12,5·103 Дж жұмыс атқарып, изобаралық түрде ұлғаяды. Осы кезде газдың көлемі неше есе артады? 5. Массасы m = 220 г заттың қандай да бір мөлшерін t 1 = 330 °C температураға дейін қыздырады және одан соң оны калориметрдің массасы m = 90 г алюминий ыдысына батырады. Ыдыста температурасы t 2 = 11,5 °C, массасы m3 = 150 г су бар. Массасы m4 = 17 г шыны термометрмен өлшенген соңғы температура – t 3 = 33,8 °C. Бұл заттың меншікті жылусыйымдылығы қандай? Термометрдің бастапқы температурасы t 4 = 20 °C

Теориялық материалмен жұмыс

Есептер шығару

Ұпай

Ұпай

Оқулық, жұмыс дәптері

Оқулық, жұмыс дәптері

Сабақтың соңы

Рефлекция

Кері байланыс «ҚҚҚ» әдісі

Стикер

Р/с

Физикалық щама

Белгіленуі

Формуласы

1

Идеал газдың ішкі энергиясы

2

Бір атомды газдың ішкі энергиясы

3

Екі атомды газдың ішкі энергиясы

4

Көп атомды газдың ішкі энергиясы

5

Орташа кинетикалық энергия