7. Какие виды теплопередачи существуют?

Теплопередача может осуществляться тремя способами:
— теплопроводностью;
— конвекцией;
— излучением.

Назад в «Оглавление» — смотреть

class-fizika.ru

Способы изменения внутренней энергии (Е.С. Ерюткин). Видеоурок. Физика 8 Класс

На уроке мы продолжим изучать такое понятие, как внутренняя энергия тела. Сегодня основное внимание мы уделим процессу изменения внутренней энергии тела, вспомним, что ему сопутствует изменение температуры, и обсудим возможные причины такого изменения. К ним будут относиться процессы совершения работы и теплопередачи. В ходе урока будут приведены конкретные примеры совершения работы для изменения внутренней энергии тела, а в конце перечислены виды теплопередачи: теплопроводность, конвекция, излучение.

Вспомним сначала определение внутренней энергии.

Определение. Кинетическая энергия движения частиц и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела.

Как мы уже обговаривали на прошлом занятии, внутренняя энергия тела не является постоянной величиной и связана с изменением температуры тела (рис. 1):

1) при повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается, т. к. молекулы тела начинают активнее двигаться, расстояние между ними увеличивается и возрастает их кинетическая и потенциальная энергия, ;

2) при понижении температуры внутренняя энергия тела уменьшается, т. к. молекулы тела начинают двигаться менее активно, расстояние между ними уменьшается и понижается их кинетическая и потенциальная энергия,

Рис. 1. Зависимость внутренней энергии тела от температуры

Таким образом, температура – это главная характеристика внутренней энергии тела.

Перед тем как рассмотреть конкретные возможные причины процесса изменения внутренней энергии тела, заметим, что теория, которая связывает энергию движения и взаимодействия частиц с внутренней энергией тела, сложилась не сразу.

Например, почти до конца XIX века считалось, что существует такая условная субстанция, как теплород. Считалось, что когда теплород втекает в тело, то его температура увеличивается, как и внутренняя энергия, а когда вытекает – температура с внутренней энергией уменьшается. Понятие теплорода было введено в конце XVIII века Лавуазье, а уже на рубеже XVIII и XIX веков были проведены первые эксперименты, подтверждавшие несостоятельность этой теории.

Кроме того, для описания процесса сжигания топлива существовала аналогичная теория, которая говорила, что существует такая гипотетическая материя, как флогистон. Считалось, что он содержится во всех горючих веществах и при их горении высвобождается и дает высокую температуру. Термин был введен впервые в начале XVIII века учеными Иоганном Бехером и Георгом Шталем. Позже и теория флогистона была раскритикована и сегодня не упоминается в научных трудах, как и теория теплорода.

Мы будем рассматривать возможные варианты изменения внутренней энергии с точки зрения развития науки, поэтому сначала обсудим изменение внутренней энергии благодаря совершению работы.

Вы уже знакомы с понятием «механическая работа тела», она связана с перемещением тела при приложении к нему определенной силы. Если совершается механическая работа, то меняется энергия тела (рис. 2), аналогичное можно утверждать конкретно про внутреннюю энергию тела.

Рис. 2. Механическая работа

Это удобно изобразить на схеме.

Внутренняя энергия не постоянная величина. Она может изменяться. Если повысить температуру тела, то его внутренняя энергия увеличится (увеличится средняя скорость движения молекул). При понижении температуры внутренняя энергия тела уменьшается.

Заткнем шприц с одной стороны пробкой и начнем давить на ручку шприца. Мы давим на ручку, тем самым сжимаем воздух внутри шприца, внутренняя энергия увеличивается.

После этого пробка выстреливает и сжатый внутри шприца воздух разжимается и выходит из него, тем самым остывая – внутренняя энергия уменьшается.

Первые опыты по доказательству несостоятельности теории теплорода и подтверждению влияния процесса совершения работы на изменение внутренней энергии тела провел английский инженер и физик Бенджамин Румфорд (рис. 7), который в конце XVIII века при изготовлении пушек занимался сверлением их ствола.

Рис. 6. Б. Румфорд (1753-1814)

Он заметил, что при высверливании канала в пушечном стволе выделяется большое количество тепла.

Чтобы точно исследовать это явление, Румфорд проделал опыт по сверлению канала в цилиндре, выточенном из пушечного металла. В высверленный канал помещали тупое сверло, плотно прижатое к стенкам канала и приводившееся во вращение конской тягой. Термометр, вставленный в цилиндр, показал, что за 30 минут операции температура резко поднялась. Румфорд повторил опыт, погрузив цилиндр и сверло в сосуд с водой (рис. 8). В процессе сверления вода нагревалась и спустя 2,5 часа закипала. Румфорд объяснил это явление с помощью представления о теплоте как особом виде движения.

Рис. 8. Опыт Румфорда по нагреванию воды из-за трения сверла

Опыт Румфорда доказал, что процесс совершения работы оказывает непосредственное влияние изменение внутренней энергии тела и внутренняя энергия тела может быть изменена при совершении работы.

Таким образом, работа является мерой изменения внутренней энергии при превращении механической энергии во внутреннюю или внутренней энергии в механическую.

Второй способ изменения внутренней энергии тела мы можем легко наблюдать каждый день в повседневной жизни, и он был давно всем известен – это теплопередача.

Определение. Теплопередача – это процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом.

Примеров процесса теплопередачи множество – это и нагревание чайника на плите, и охлаждение комнаты с помощью кондиционера, и нагревание оконного подоконника в солнечный день, и т. п.

Указанные процессы делятся на три вида: теплопроводность, конвекция и излучение (рис. 9).

Рис. 9. Виды теплопередачи

Более подробно о каждом из этих видов теплопередачи мы поговорим на последующих уроках.

Отметим, что процессы теплопередачи и совершения работы, как правило, протекают параллельно и одновременно влияют на изменение у тела внутренней энергии.

Теперь мы можем изобразить два варианты изменения внутренней энергии тела на схеме.

На следующем уроке мы уделим особое внимание описанию процесса теплопроводности при теплопередаче.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа. 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «physbook.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «physel.ru» (Источник)
3. Интернет-портал «school.xvatit.com» (Источник)

Домашнее задание

1. Стр.10: № 1-6. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа. 2010.
2. Ладони можно нагреть, прижимая их к какому-нибудь нагретому телу, например к стенке печи. Также ладони можно потереть друг об друга. Чем отличаются эти способы нагревания?
3. Когда стальной нож затачивают на точильном круге, он сильно нагревается. А как еще можно повысить температуру ножа?
4. На сколько повысится внутренняя энергия детали и напильника, если провести по этой детали напильником 20 раз, прикладывая силу 100 Н? Размах одного хода напильника 20 см.
5. ^* На рисунке 10 изображен кратер, возникший в Аризоне 50 тыс. лет назад от удара метеорита массой более 300 тыс. тонн. Исследования не выявили значительного количества метеоритного вещества. Куда оно делось и за счет какой энергии образовался кратер?
   
   Рис. 10.

interneturok.ru

Способы изменения внутренней энергии тела

Внутренняя энергия тела не может являться постоянной величиной. Она может изменяться у любого тела. Если повысить температуру тела, то его внутренняя энергия увеличится, т.к. увеличится средняя скорость движения молекул. Таким образом, увеличивается кинетическая энергия молекул тела. И, наоборот, при понижении температуры, внутренняя энергия тела уменьшается.

Можно сделать вывод: внутренняя энергия тела изменяется, если меняется скорость движения молекул. Попытаемся определить, каким методом можно увеличить или уменьшить скорость передвижения молекул. Рассмотрим следующий опыт. Закрепим на подставке латунную трубку с тонкими стенками. Наполним трубку эфиром и закроем его пробкой. Затем обвяжем его веревкой и начнем интенсивно двигать веревкой в разные стороны. Спустя определенное время, эфир закипит, и сила пара вытолкнет пробку. Опыт демонстрирует, что внутренняя энергия вещества (эфира) возросла: ведь он изменил свою температуру, при этом закипев.

Увеличение внутренней энергии произошло за счет совершения работы при натирании трубкой веревкой.

Как мы знаем, нагревание тел может происходить и при ударах, сгибании или разгибании, говоря проще, при деформации. Во всех приведенных примерах, внутренняя энергия тела возрастает.

Таким образом, внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая над телом работу.

Если же работу выполняет само тело, его внутренняя энергия уменьшается.

Рассмотрим еще один опыт.

В стеклянный сосуд, у которого толстые стенки и он закрыт пробкой, накачаем воздух через специально проделанное отверстие в ней.

Спустя некоторое время пробка вылетит из сосуда. В тот момент, когда пробка вылетает из сосуда, мы сможем увидеть образование тумана. Следовательно, его образование обозначает, что воздух в сосуде стал холодным. Сжатый воздух, который находится в сосуде, при выталкивании пробки наружу совершает определенную работу. Данную работу он выполняет за счет своей внутренней энергии, которая при этом сокращается. Делать выводы об уменьшении внутренней энергии можно исходя из охлаждения воздуха в сосуде. Таким образом, внутреннюю энергию тела можно изменять путем совершения определенной работы.

Однако, внутреннюю энергию возможно изменить и иным способом, без совершения работы. Рассмотрим пример, вода в чайнике, который стоит на плите закипает. Воздух, а также другие предметы в помещении нагреваются  от радиатора центрального направления. В подобных случаях, внутренняя энергия увеличивается, т.к. увеличивается температура тел. Но работа при этом не совершается. Значит, делаем вывод, изменение внутренней энергии может произойти не из-за совершения определенной работы.

Рассмотрим еще один пример.

В стакан с водой опустим металлическую спицу. Кинетическая энергия молекул горячей воды, больше кинетической энергии частиц холодного металла. Молекулы горячей воды будут передавать часть своей кинетической энергии частицам холодного металла. Таким образом, энергия молекул воды будет определенным образом уменьшаться, тем временем как энергия частиц металла будет повышаться. Температуры воды понизится, а температуры спицы не спеша, будет увеличиваться. В дальнейшем, разница между температурой спицы и воды исчезнет. За счет этого опыта мы увидели изменение внутренней энергии различных тел. Делаем вывод: внутренняя энергия различных тел изменяется за счет теплопередачи.

Процесс преобразования внутренней энергии без совершения определенной работы над телом или самим телом называется теплопередачей.

Остались вопросы? Не знаете, как сделать домашнее задание?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.
Первый урок – бесплатно!

Зарегистрироваться

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Физика 8 класс. Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ВНУТРЕННЯЯ ЭНЕРГИЯ

Все тела состоят из молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом.
Они обладают одновременно кинетической и потенциальной энергией.
Эти энергии и составляют внутреннюю энергию тела.

Таким образом, внутренняя энергия — это энергия движения и взаимодействия частиц,
из которых состоит тело.
Внутренняя энергия характеризует тепловое состояние тела.

ЗАГЛЯНИ НА КНИЖНУЮ ПОЛКУ !

ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ

1.

Сделайте около 50 интенсивных ударов молотком по железному предмету.
Проверьте на ощупь изменение температуры металла и молотка. Объясните явление.

2.

Положите монету на кусок деревянной доски и энергично потрите ее, прижимая к поверхности,
в течение нескольких минут. Руками проверьте, как изменилась температура монеты.
Объясните результат.

СПОСОБЫ ИЗМЕНЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИИ

Внутреннюю энергию можно изменить двумя способами.

Если работа совершается над телом, его внутренняя энергия увеличивается.

Если работу совершает само тело, его внутренняя энергия уменьшается.

ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ

1.

Возьмите новый целый полиэтиленовый пакет. Ополосните пакет внутри горячей водой так,
чтобы остались капли. Герметично привяжите его к наконечнику велосипедного насоса
или большой резиновой груши. Энергично накачайте воздух в пакет, чтобы он лопнул.
В воздухе появится туман. Объясните наблюдаемое явление.

2.

Измерьте домашним термометром температуру воды, налитой в банку или бутылку.
Плотно закройте сосуд и 10–15 мин интенсивно встряхивайте его,
после чего вновь измерьте температуру.
Чтобы исключить передачу тепла от рук, наденьте варежки или заверните сосуд в полотенце.
Какой способ изменения внутренней энергии вы использовали? Поясните.

3.

Возьмите резиновую ленту, связанную кольцом, приложите ленту ко лбу и запомните ее температуру. Удерживая резину пальцами руки, несколько раз энергично растяните и в растянутом виде снова прижмите ко лбу. Сделайте вывод о температуре и причинах, вызвавших изменение.

ЗАДАЧИ ДЛЯ ЛЮБИТЕЛЕЙ ПОДУМАТЬ

(или «5» падают с неба)

1. Если кусок алюминиевой проволоки расклепать на наковальне или быстро изгибать в одном и том же месте то в одну, то в другую сторону, то это место сильно нагревается. Объясните явление.

2. Молоток нагревается и когда им бьют, например, по наковальне, и когда он лежит на солнце в жаркий летний день. Назовите способы изменения внутренней энергии молотка в обоих случаях.

3. Два одинаковых латунных шарика упали с одной и той же высоты. Первый упал в глину, а второй, ударившись о камень, отскочил и был пойман рукой на некоторой высоте. Который из шариков больше изменил свою внутреннюю энергию?

Жду ответов!

«ВОЗДУШНОЕ ОГНИВО»

Устали? — Отдыхаем!

class-fizika.narod.ru

Способы изменения внутренней энергии (Д.М. Побединский). Видеоурок. Физика 8 Класс

Мы постоянно сталкиваемся с тепловыми явлениями: зимой надеваем теплую одежду, чтобы не замерзнуть; греемся горячим чаем или сидя возле батареи. Летом обмахиваемся веером, когда нам жарко; бросаем кубики льда в воду, чтобы та остыла. В каждом из этих процессов происходит изменение внутренней энергии тел.

Вспомним, что внутренняя энергия тела состоит из потенциальной и кинетической энергии его молекул.

Начнем передавать телу энергию. Если тело при этом переходит из одного агрегатного состояния в другое, например, лед плавится и превращается в воду (см. рис. 1), то это означает, что изменяется потенциальная энергия молекул (кинетическая энергия при этом не меняется – температура не растет).

Если же тело нагревается (увеличивается температура тела) – это следствие увеличения кинетической энергии молекул (см. рис. 2).

Переданная при этом телу энергия идет на увеличение как потенциальной энергии (расстояние между молекулами увеличивается), так и кинетической (температура растет) (см. рис. 3).

Сегодня мы остановимся на вопросе, как именно можно передать телу энергию, каким образом она сообщается телу.

Как можно передать энергию молекуле? Можно выделить два основных способа: первый назовем механическим – это совершение механической работы (см. рис. 4).

Второй способ, который принципиально отличается от механического, – электромагнитное излучение, о нем мы поговорим чуть позже (см. рис. 5).

Поговорим о механическом способе: чтобы передать молекуле энергию, нужно, чтобы с ней столкнулась более быстрая молекула (обладающая большей кинетической энергией) (см. рис. 6).

Рассмотрим такой пример: человек держит чашку с горячим чаем. Рассмотрим место контакта чашки с рукой. Частицы чашки непрерывно движутся, сталкиваются с частицами кожи и передают им часть кинетической энергии. Внутренняя энергия кожи повышается, и мы чувствуем тепло (см. рис. 7).

Такой способ изменения внутренней энергии называется теплопроводностью.

Согреть руки можно и по-другому: подставить их под струю воздуха из тепловентилятора (см. рис. 8).

Механизм такой же: молекулы воздуха сталкиваются с молекулами, из которых состоит кожа, и передают им часть энергии.

Но как молекула с большей энергией оказалась возле кожи? В случае с чашкой ее молекулы передавали энергию «по цепочке», сталкиваясь с соседними молекулами. Нагретый воздух переместился сам, то есть энергия перенеслась вместе с самим веществом – воздухом. Такой случай, когда энергия переносится вместе с самим веществом, рассматривают как отдельный вид теплопередачи. Его назвали конвекцией (и можно считать частным случаем теплопроводности).

Согреть руки можно и без источника тепла, просто потерев их одна о другую (см. рис. 9).

Как и в предыдущих случаях, частицы взаимодействуют между собой и передают энергию. Но в этом случае взаимодействие частиц мы можем описать с помощью силы – силы трения (см. рис. 10).

Сила трения выполняет работу , и это увеличивает внутреннюю энергию кожи рук. Таким образом, выполнение работы – это еще один способ изменить внутреннюю энергию тела.

Описанные способы изменения энергии связаны со столкновением частиц. А как мы получаем энергию от Солнца? Земля и Солнце не контактируют, от Солнца не исходит поток горячего воздуха, как от тепловентилятора. Если здесь, на Земле, мы окружены воздухом, то космический корабль находится в безвоздушном пространстве и все равно нагревается (см. рис. 11).

Рис. 11. Космический корабль в безвоздушном пространстве

Здесь задействован отдельный механизм передачи энергии, для которого не нужен контакт с веществом. Этот способ назвали излучением (см. рис. 12).

Энергия передается между частицами с помощью электромагнитных волн. Одна частица излучает эти волны, волны несут в себе энергию. Другая частица поглощает излучение и получает эту энергию (см. рис. 5). Подробнее об электромагнитных волнах вы узнаете позже.

Мы узнали о различных способах изменения внутренней энергии. Эти способы удобно классифицировать следующим образом:

-за счет выполнения механической работы;

-за счет передачи тепла от более нагретого тела к менее нагретому – этот способ назвали теплопередачей.

А теплопередачу можно осуществить тремя способами: это теплопроводность, конвекция (поговорили, что между ними общего и почему их рассматривают отдельно) и излучение.

Работа может быть выполнена над телом, в этом случае его внутренняя энергия увеличивается. Например, на тормозящий автомобиль действует сила трения. Она выполняет работу, внутренняя энергия шин увеличивается. Этому есть подтверждение – если после экстренной остановки автомобиля потрогать его шины, они будут сильно нагреты (см. рис. 13).

Рис. 13. Экстренная остановка

Они даже немного плавятся, поэтому и оставляют следы торможения на дороге. Есть и другие примеры.

— Работу может выполнять сила сопротивления воздуха. Из-за этого в атмосфере нагреваются и даже могут сгорать метеориты. Иногда мы слышим в новостях о спутниках: «Сгорел в верхних слоях атмосферы» (см. рис. 14).

— Работа, выполненная силами при неупругих деформациях и столкновениях, увеличивает внутреннюю энергию. Это вы можете заметить, если будете сгибать и разгибать проволоку: прежде чем сломаться, место сгиба нагреется (см. рис. 15).

Примеры нагревания при трении

Известна история о французском летчике времен Первой мировой войны, который во время полета поймал рукой немецкую пулю. Это вполне возможно (см. рис. 16): пуля со временем теряет скорость и может двигаться с такой же скоростью, что и самолет.

Если они при этом летят в одном направлении, то друг относительно друга они неподвижны. На что мы обратим внимание, говоря о тепловых явлениях, – пуля из-за трения о воздух сильно нагревается. Поэтому, если бы летчик поймал ее голыми руками, то получил бы ожог.

Горки в аквапарке поливают водой, чтобы уменьшить трение между горкой и кожей (см. рис. 17).

Рис. 17. Уменьшение силы трения

Это нужно не только для того, чтобы нам веселее было съезжать с большей скоростью. Без воды из-за работы силы трения выделилось бы тепло, достаточное для ожога.

Тепло, которое выделяется при трении, используют даже для сварки металлов (https://www.youtube.com/watch?v=4jQEmMqiL7o).

Бобслеисты надевают под комбинезон противоожоговую рубашку. Дело все в том, что они спускаются с горы с очень большой скоростью, более 100 км/ч, и если боб перевернется, то спортсмен будет скользить по льду на спине или животе. А от трения о лед может выделиться достаточное количество теплоты, чтобы получить сильный ожог.

При выполнении работы над телом его энергия увеличивается. Если же само тело выполняет работу, его внутренняя энергия будет уменьшаться. Так, при расширении газ выполняет работу и его внутренняя энергия уменьшается. На этом принципе основана работа углекислотного огнетушителя: углекислый газ, покидая огнетушитель под давлением, расширяется и охлаждается до –70 ℃ (см. рис. 18).

Рис. 18. Работа огнетушителя

Поэтому при использовании огнетушителя нельзя прикасаться к металлическому раструбу – можно получить обморожение.

Рассмотрим различные виды теплопередачи.

С помощью теплопроводности энергия может передаваться от одного тела к другому, а может и внутри одного тела. Обязательное условие при этом – разность температур. Если взять два тела разной температуры и сделать так, чтобы они соприкасались, то энергия будет передаваться от более нагретого тела к менее нагретому (см. рис. 19).

Если нагревать один край железного стержня, то тепло будет передаваться к другому его краю (см. рис. 20).

В итоге весь стержень нагреется, но один край нагреется позже. При этом чем больше разность температур, тем быстрее происходит теплопередача.

Как долго держать подмышкой термометр?

Когда мы болеем, то измеряем температуру тела. Самые распространенные термометры – ртутные (см. рис. 21).

Рис. 21. Ртутный термометр

Как долго нужно с ними сидеть? Вы наверняка слышали разные варианты ответов: 5 минут, 10, 7. Какой правильный? Давайте разберемся.

Чтобы термометр показал температуру тела, он должен нагреться до этой температуры. Как только мы взяли термометр при комнатной температуре, между ним и телом начинается теплопередача через теплопроводность (см. рис. 22).

Разность температур сначала может достигать 15 градусов, поэтому теплопередача протекает быстро, и через 5 минут его температура может отличаться от температуры тела на несколько десятых градуса. Такой точности достаточно, чтобы понять, болен ли человек. Оставим термометр еще на 5 минут. Разность температур мала, скорость теплопередачи мала, и за это время термометр нагреется еще на пару десятых градуса. То есть он покажет температуру немного точнее, чем после первых пяти минут.

Поэтому, когда мы выбираем время измерения температуры, речь идет о точности в десятые доли градуса. А основная часть тепла передается за первые минут пять.

Разные вещества по-разному передают тепло: одни хорошо, другие плохо. Так, обычно металлы хорошо проводят тепло, или говорят, «обладают хорошей теплопроводностью» (см. рис. 19). А дерево, наоборот, имеет плохую теплопроводность (см. рис. 23).

Почему у металлов высокая теплопроводность?

Ученые заметили, что высокой теплопроводностью обладают вещества, которые хорошо проводят ток. Нам еще предстоит подробно изучить, что такое электрический ток, но пока остановимся на базовых вещах. Что объединяет проводники электрического тока? В них есть заряженные частицы, которые свободно перемещаются в веществе, и, если приложить к проводнику напряжение, эти частицы будут двигаться направленно (см. рис. 24).

В металлах такие свободные заряженные частицы – это электроны, которые оторвались от атомов (обычно по одному-два от каждого атома) (см. рис. 25).

Рис. 25. Металлы

Будем считать, что электрическое притяжение электрона к атому не влияет на их движение, электроны свободны.

Обратим внимание: в металлах есть свободные электроны, и металлы хорошо проводят тепло (см. рис. 20) – это может быть как-то связано?

interneturok.ru

Конспект урока по физике на тему «Способы изменения внутренней энергии» (8 класс)

Конспект урока физики в 8 классе

Тема: Способы изменения внутренней энергии тела.

Методические цели:

Образовательные: вызвать объективную необходимость изучения нового материала; способствовать овладению знаниями по данной теме.

Развивающие: содействовать развитию речи, мышления, познавательных и общетрудовых умений; содействовать овладению методами научного исследования: анализа и синтеза.

Воспитательные: формировать добросовестное отношение к учебному труду, положительной мотивации к учению, коммуникативных умений; способствовать воспитанию гуманности, дисциплинированности, эстетического восприятия мира.

Тип урока: Урок изучения нового материала.

План занятия:

I. Организационный этап (1 мин).

II. Повторение пройденного материала (10 мин).

III. Изучение нового материала (15 мин).

IV. Решение задач по новой теме (10 мин).

V. Закрепление (2 мин).

VI. Домашняя работа (2 мин).

Ход урока:

I.Организационный этап.

— приветствие;

— проверка отсутствующих;

— кратко о предстоящем уроке (постановка задачи).

II. Повторение пройденного материала.

1. Какие явления рассматриваются в физике? (механические, тепловые, световые, электрические и д.р.).

2. Какие два вида механической энергии вы знаете? (кинетическая и потенциальная).

3. Дайте определения кинетической и потенциальной энергии (Кинетическая энергия – это энергия, которой обладает тело в следствии своего движения. Потенциальная энергия – это энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела.).

4. Какие явления называются тепловыми? Приведите примеры.(явления, связанные с нагреванием или охлаждением тел, с изменением температуры. Например: нагревание и охлаждение воздуха, таяние льда, плавление металлов и д.р.).

5. Что такое температура? В каких единицах она измеряется? (Цельсия)

6. Вам уже известно, что диффузия при более высокой температуре происходит быстрее. А что это означает? (это означает, что скорость движения молекул и температура связаны между собой).

7. Каким образом они связаны? Что происходит при повышении и понижении температуры? (при повышении температуры скорость движения молекул увеличивается, при понижении – уменьшается).

8. Следовательно от чего зависит температура тела? (зависит от скорости движения молекул).

9. Чем отличается движение молекул в газах, жидкостях и твёрдых телах?

10. Вам уже известно, что все тела состоят из молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом.  Они обладают одновременно кинетической и потенциальной энергией. Эти энергии составляют внутреннею энергию тела). (слайд 2) Что такое внутренняя энергия? (это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело).

11. Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и положения относительно других тел? (не зависит) Приведите примеры (примеры из учебника)

12. От чего зависит внутренняя энергия тела? (зависит от температуры тела, агрегатного состояния вещества и других факторов).

III. Изучение нового материала.

Внутренняя энергия тела не является какой-то постоянной величиной. У одного и того же тела она может изменяться. При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается, так как увеличивается средняя скорость движения молекул. Следовательно, возрастает кинетическая энергия молекул этого тела. С понижением температуры, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается. Таким образом, внутренняя энергия тела меняется при изменении скорости движения молекул. Попытаемся выяснить, каким способом можно увеличить или уменьшить скорость движения молекул. Для этого рассмотрим следующий опыт:

Укрепим на подставке тонкостенную латунную трубку. Нальем в нее немного эфира и плотно закроем пробкой. Теперь обовьем трубку веревкой и начнем натирать ею трубку, быстро вытягивая    в веревку то в одну, то в другую сторону. Через некоторое время внутренняя энергия трубки с эфиром возрастет настолько, что эфир закипит и образовавшийся пар вытолкнет пробку.

Опыт показывает, что внутренняя энергия эфира увеличилась: ведь он нагрелся и даже закипел. Увеличение внутренней энергии произошло в результате совершения работы при натирании трубки верёвкой. Нагревание тел происходит также при ударах, разгибании и сгибании, т.е. при деформации. Внутренняя энергия тела во всех приведённых примерах увеличивается. Следовательно, внутреннюю энергию тела можно увеличить, совершая над телом работу. Если же работу совершает само тело, то его внутренняя энергия уменьшается. Рассмотрим следующий опыт:

Возьмем толстостенный стеклянный сосуд и плотно закроем его резиновой пробкой с отверстием. Через это отверстие с помощью насоса начнем накачивать в сосуд воздух. Через некоторое время пробка с шумом вылетит из сосуда, а в самом сосуде появится туман. Появление тумана означает, что воздух в сосуде стал холоднее и, следовательно, его внутренняя энергия уменьшилась. Объясняется это тем, что находившийся в сосуде сжатый воздух, выталкивая пробку, совершил работу за счет уменьшения своей внутренней энергии. Поэтому температура воздуха и понизилась. Итак, внутреннюю энергию тела можно изменить путём совершения работы. Внутреннюю энергию тела можно изменить и другим способом, без совершения работы. Например, вода в чайнике, поставленном на плиту, закипает. Воздух и различные предметы в комнате нагреваются от радиатора центрального отопления. Внутренняя энергия в этих случаях увеличивается, так как повышается температура тел. Но при этом работа не совершается. Значит, изменение внутренней энергии может происходить не только в результате совершения работы. Рассмотрим следующий опыт:

В стакан с водой опустим металлическую спицу. Кинетическая энергия молекул горячей воды, больше кинетической энергии частиц холодного металла. Молекулы горячей воды будут передавать часть своей кинетической энергии частицам холодного металла. Таким образом, энергия молекул воды будет определенным образом уменьшаться, тем временем как энергия частиц металла будет повышаться. Температуры воды понизится, а температуры спицы не спеша, будет увеличиваться. В дальнейшем, разница между температурой спицы и воды исчезнет. За счет этого опыта мы увидели изменение внутренней энергии различных тел. Делаем вывод: внутренняя энергия различных тел изменяется за счет теплопередачи. Итак, внутреннюю энергию тел можно изменить путём теплопередачи. Запишем с Вами определение теплопередачи: Процесс изменения внутренней энергии без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей. Теплопередача всегда происходит в определённом направлении: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой. Когда температуры тел выравниваются, теплопередача прекращается.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: совершая механическую работу или теплопередачей.

Теплопередача в свою очередь может осуществляться тремя способами: 1) теплопроводностью; 2) конвекцией; 3) излучением. А он них мы с Вами поговорим более подробно на следующих уроках.

IV. Решение задач.

Задачи из задачника А. В. Пёрышкин (7-9 классы)

V. Закрепление.

Что ж, наш урок подходит к завершению, давайте закрепим наш сегодняшний урок.

Что происходит с внутренней энергией при повышении и при понижении температуры?

При изменении чего меняется внутренняя энергия тела? (при изменении скорости движения молекул).

Каким путём можно изменить внутреннюю энергию тела? (путём совершения работы, теплопередачи).

Что такое теплопередача?

Какими способами может осуществляться теплопередача?

VI. Домашняя работа.

§ 3, ответить на вопросы в конце параграфа устно, выполнить задание 1, записать вывод.

infourok.ru

8 класс. Конспект урока №02/02. Способы изменения внутренней энергии.

Физика.

8 класс.

Урок №02/02.

Способы изменения внутренней энергии.

Цель урока. Расширить понятие внутренней энергии. Выяснить способы изменения внутренней энергии тела.

Демонстрации. Нагревание тел при совершении работы: трении, ударе. Нагревание газа при сжатии (опыт с воздушным огнивом). Выталкивание сжатым воздухом пробки из сосуда. Нагревание стальной спицы при перемещении надетой на неё пробки.

Содержание нового материала. Увеличение внутренней энергии тела путём совершения работы над ним или её уменьшение при совершении работы телом. Зависимость внутренней энергии от температуры. Изменение внутренней энергии тела путём теплопередачи.

Планируемые результаты обучения.

Метапредметные: овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний о способах изменения внутренней энергии, постановки цели, планирования, самоконтроля и оценки результатов своей деятельности при выполнении экспериментальных заданий и опытов, предвидеть возможные результаты своих действий, развивать монологическую и диалогическую речь; уметь работать в группе.

Личностные: осознать необходимость самостоятельного приобретения знаний о способах изменения внутренней энергии и практической значимости изученного материала; стимулировать метод исследования изменения внутренней энергии тела, убеждённость в возможности познания природы; развивать уважительное отношение друг к другу, к учителю, к результатам обучения.

Общие предметные: проводить опыты по изменению внутренней энергии тела, анализировать, сравнивать результаты исследований, объяснять их и делать выводы, объяснять способы изменения внутренней энергии, кратко и чётко отвечать на вопросы.

Частные предметные: различать изменение внутренней энергии в результате теплопередачи и совершения механической работы, использовать знания о способах изменения внутренней энергии в повседневной жизни.

Ход урока.

1. Упражнение 1.

1. Какими видами механической энергии обладают молекулы вещества?

(Кинетической энергией теплового движения и потенциальной энергией взаимодействия.)

2. Какое тело обладает бóльшей внутренней энергией: кусок льда при температуре 0°С или полученная из этого куска льда вода при 0°С?

(Вода.)

2. Опрос.

1. Опишите характер движения молекул.

(Молекулы или атомы, из которых состоят тела, находятся в непрерывном беспорядочном движении.)

2. Почему беспорядочное движение молекул называют тепловым?

(Поскольку со скоростью движения молекул тела связана его температура, беспорядочное движение частиц называют также тепловым движением.)

3. Что такое температура?

(Температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения молекул.

[°t]=1°C.)

4. Что такое внутренняя энергия?

(Кинетическая энергия всех молекул, из которых состоит тело, и потенциальная энергия их взаимодействия составляют внутреннюю энергию тела.

)

3. Объяснение нового материала.

Определение: «Процесс изменения внутренней энергии тела без совершения работы над телом или самим телом называется теплопередачей.»

Виды теплопередачи:

-теплопроводность;

-конвекция;

-излучение.

4. Закрепление материала.

1. Как будет изменяться внутренняя энергия тела при изменении температуры?

(При повышении температуры внутренняя энергия тела увеличивается.

С понижением температуры, наоборот, внутренняя энергия тела уменьшается.)

2. Можно ли увеличить внутреннюю энергию тела, не изменяя скорости движения молекул?

(Да. С помощью деформации.)

3. Объясните причины нагревания деталей при их обработке напильником.

4. Какова роль смазки станков и деталей?

5. Какими способами можно изменить внутреннюю энергию тела? Приведите примеры.

(1. Путём совершения механической работы.

2. Путём теплопередачи.)

5. Домашнее задание.

§3.

Упражнение 2.

multiurok.ru