Особенности изучения содержания темы «Основы термодинамики»

Внутренняя энергия может изменяться под действием каких-либо внешних факторов, либо при совершении работы, либо в процессе теплопередачи. В первом случае мерой изменения внутренней энергии является работа, во втором количество переданного теплоты. Работа, так же как и количество теплоты, зависит не только от конечного и начального состояния системы, но и от того, при каком процессе происходило изменение состояния. Количество теплоты и работа характеризуют процесс изменения состояния и не являются функциями состояния.

Следует разъяснить школьникам, что работа и теплопередача – неравноценные способы изменения внутренней энергии. Работа – изменение энергии упорядоченного движения, совершение работы может привести к изменению как механической, так и внутренней энергии. При теплопередаче изменяется энергия хаотического движения частиц системы, а это ведёт лишь к изменению её внутренней энергии. Впервые с понятием внутренней энергии учащихся знакомят в базовом курсе. В старших классах понятие внутренней энергии получает дальнейшее развитие и обобщение на основе молекулярно-кинетических представлений. В частности, внутреннюю энергии. Рассматривают как величину, зависящую от состояния тела (или системы), определяемого термодинамическими параметрами (p,V,T).Подчеркивают мысль: внутренняя энергия является однозначной функцией состояния.

Развитие и усугубление понятия внутренней энергии идёт по пути его применения к идеальному газу. Если в рамках термодинамики нас интересует изменение внутренней энергии, то для идеального газа можно вычислить значение внутренней энергии в данном состоянии:

; ; (для одноатомного газа).

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры.

Используя первый закон термодинамики, показывают, как изменяется внутренняя энергия идеального газа при различных изопроцессах, и объясняют характер этого изменения с молекулярно-кинетической точки зрения

Понятие количества теплоты и калориметрические расчёты достаточно полно изучают в базовом курсе физики, поэтому в старших классах, этот материал лишь повторяют.

Изучение первого закона термодинамики продолжает формировать представления старшеклассников о фундаментальном естественнонаучном принципе – принципе сохранения энергии.

Открытие первого закона термодинамики относится к числу трех крупнейших события 19 в., наряду с открытием клетки и созданием теории Дарвина. В школьном курсе физики первый закон термодинамики изучают как обобщение большого числа опытных данных, установивших соотношение между количеством теплоты, получаемых за счёт работы, и совершённой работой.

Прежде чем приступить к изучению первого закона термодинамики, целесообразно повторить закон сохранения энергии в механических процессах, при этом особое внимание уделяют обсуждению вопроса о том, что механическая энергия сохраняется в замкнутых консервативных системах. Если система не является консервативной, то её механическая энергия не сохраняется, она частично или полностью превращается во внутреннюю энергию, но при этом сохраняется полная энергия системы.

Далее рассматривают, какими способами можно изменить внутреннюю энергию системы. Этот материал изучали в базовом курсе физики, поэтому здесь его повторяют и обобщают. В результате школьников подводят к выводу: внутреннюю энергию можно изменить либо в процессе теплопередачи, либо при совершении работы, либо про совершении работы и при теплопередаче одновременно.

Смотрите также::

Математическая модель. Математическое моделирование
Математическое моделирование — частный случай моделирования. Является важнейшим видом знакового моделирования и осуществляется средствами языка математики. Знаковые образования и их элементы всегда рассматриваются вместе с определенными преобразованиями, операциями над ними, которые выполняет челов ...

Теоретические основы развития игры
Ребенок, играя, все время стремиться вперед, а не назад. В играх дети все как бы делают втроем: их подсознание, их разум, их фантазии «работают» синхронно, участвуют в осмыслении и отражении мира постоянно. Американский психолог Джордж Мид увидел в игре обобщенную модель формирования того, что псих ...

Классификация упражнений
Попыток классификаций упражнений сделано не мало. Часть методистов предлагает в основу какой–либо один критерий: степень преобразования информации (Н.И. Гез), возможность обеспечить употребление элементов языка (Б.А. Лапидус), подготовленность высказывания (Н.С. Обносов) и др. Но каким бы правильны ...