Данный материал опубликован на сайте:

http://Gosvoroni.narod.ru

 

Физика 8

Тема урока: Тепловое равновесие. Что происходит с телами при нагревании?

 

Цели  урока:

а) Обучающая: изучение тепловых явлений

б) Воспитательная: положительного отношения к знаниям; воспитание дисциплинированности

в) Развивающая: развитие мышления (классифицировать факты, делать обобщающие выводы и т. д.); развитие познавательных умений (формирование умений выделять главное, конспект, наблюдать); развитие умения владеть собой

 

Задачи  урока:

Ознакомится с понятиями: тепловое равновесие. Выяснить что происходит с телами на молекулярном уровне при их нагревании.

 

Обеспечение урока:

«Информатика 8» (авторы Дынич В.И., Толкачева Е.А. и др.);

Ход урока:

1) Организационный момент – 1 мин

2) Проверка домашнего задания– 10 мин

3) Объяснение нового материала – 27 мин

4) Физкультурная минутка – 5 мин

5) Домашнее задание – 2 мин

 

Домашнее задание: стр. 33-35

 

Конспект урока:

Тепловое равновесие

Если два по-разному нагретых тела привести в соприкосновение, то, как показывает опыт, более холодное тело будет нагреваться, а нагретое — охлаждаться. Так будет до тех пор, пока температуры тел различны. Со временем температуры выравниваются — наступает тепловое равновесие.

Для измерения температуры тел используют термометры. Термометры различаются устройством, диапазоном измеряемых температур и шкалой (рис. 1).

Рис. 1. В основе принципа действия любого термометра лежит изменение определенных свойств тел, чувствительных к изменению температуры. Чаще всего используют свойство тел расширяться при повышении температуры.

Что происходит с телами при нагревании?

Как известно, все тела имеют внутреннюю структуру, образованную молекулами и атомами. Несмотря на то что тело как целое покоится, его молекулы и атомы всегда находятся в состоянии беспорядочного движения. Движущиеся молекулы и атомы обладают кинетической энергией.

 

Если нагреть тело, то движение его атомов, молекул станет более быстрым, их кинетическая энергия возрастет, а следовательно, увеличится температура тела.

Молекулы газов с увеличением их энергии будут разлетаться все дальше друг от друга, стремясь занять все больший объем, если этому не препятствуют стенки сосуда. Газ при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается. В этом, например, легко убедиться, бросив слабо надутый воздушный шарик сначала в горячую, а затем в холодную воду.

В твердых телах при нагревании возрастает размах колебаний их атомов около положения равновесия. Поэтому увеличиваются линейные размеры тел, а следовательно, и их объем. При охлаждении тела его объем уменьшается. Тепловое расширение твердых тел в сотни, а то и в тысячи раз меньше теплового расширения газов. Жидкости занимают промежуточное положение между твердыми телами и газами.

Для количественной характеристики теплового расширения тел вводится коэффициент объемного расширения. Он показывает, как меняется объем тела по отношению к его первоначальному значению при увеличении температуры тела на один градус. Значения коэффициентов объемного расширения различны для разных веществ. Но опыт показывает, что при определенных условиях газы меняют свой объем одинаково. Поэтому газ является практически идеальным телом для измерения температуры. Именно газовые термометры используются для градуировки ртутных и спиртовых термометров в широком диапазоне температур.

 

Строго говоря, лишь разреженные газы имеют одинаковый коэффициент объемного расширения. При нагревании от О°С до 1°С величина расширения газа приблизительно равна 1/273 части первоначального объема газа.

При описании свойств разреженных газов принято пользоваться моделью, которая называется идеальный газ. Это воображаемый газ, молекулы которого не имеют размеров, то есть являются материальными точками, и взаимодействуют друг с другом только посредством упругих столкновений.

Молекулы идеального газа имеют различные по направлению и величине скорости. Однако в состоянии равновесия некоторые величины скоростей встречаются наиболее часто. Для того чтобы представить распределение молекул по скоростям в газе, достаточно присмотреться к хаотическому движению детей в школьном коридоре во время перемены (когда в нем нет учителей!). Роли молекул здесь исполняют ученики. Кто-то торопится и бежит, кто-то стоит и разговаривает, но большинство передвигается со средней скоростью. Эта скорость резко возрастает, когда звучит звонок на урок. Вы торопитесь в разные классы, движение выглядит беспоря­дочным, но скорости учеников приблизительно одинаковы, особен­но, если народа в коридоре много и разогнаться невозможно. Столкновения учеников друг с другом выравнивают величины их скоростей. Однако при хаотическом движении в толпе нельзя выровнять средние скорости учащихся младших и старших классов. У тех, кто меньше и легче, средняя скорость всегда выше.

Но средняя величина кинетической энергии движения  приблизительно одна и та же: и у малышей, и у старшеклассников. Поэтому не средняя скорость, а именно среднее значение кинетической энергии молекул и характеризует температуру газа, как и любого другого тела.

Температура тела определяется средним значением кинетической энергии его молекул.