Сабақ мақсаты: Оқушылардың «Кинематика»

• 
  Оқушыларға Румфорд пен Джоуль тәжірибелерінің жылу табиғатын зерттеудегі рөлі туралы, Майер мен Гельмгольцтің жылулық құбылыстарды зерттеуге сіңірген еңбектері туралы түсінік беру.
  
• 
  Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
  

• 
  Заттың меншікті жылу сыйымдылығы деген не?
  
• 
  Оның формуласы қандай?
  
• 
  ХБЖ-да заттың меншікті жылу сыйымдылығының өлшем бірлігі қандай?
  
• 
  Дененің жылу сыйымдылығы дегеніміз не?
  
• 
  Оның формуласы қандай?
  
• 
  ХБЖ-да дененің жылу сыйымдылығының өлшем бірлігі қандай?
  
• 
  Мольдік жылу сыйымдылық деген не?
  

Көптеген тәжірибелер денені оған жылу мөлшерін бермей-ақ жұмыс атқару арқылы қыздыруға болатынын көрсетті.

1798 ж. Румфорд: зеңбіректің ұңғысын жегілген аттардың көмегімен айналдырылатын үлкен тескішпен тескенде, оның қызатынын байқады. Ол тескіш айналған кезде атқарылатын жұмыстың әрекетінен қызады деп қорытынды жасады.

1799 ж. Г. Дэви мұздың кесегін бір-біріне үйкеген кезде ол еріп, суға айналды. Тәжірибе ауада, сосын мұзға жылу жеткізу мүмкін болмайтын вакуумде жүргізілді.

4,2 Дж/кал – жылудың механикалық эквиваленті.

1843 ж. адам ауыр дене жұмысын істегенде оның қанында жану өнімдерінің пайда болатынын байқаған.

Осы кезде Ленц пен Джоуль жылу мөлшері мен электр энергиясының арасындағы сандық қатынасты ашты.

Жұмыс пен жылу мөлшері ішкі энергияның өзгерісі болып табылады.

Г.Гельмгольц энергетикалық түрленулерді толығырақ және сандық қатынастар жағынан зерттеді.

Энергияның сақталу заңы:

Табиғатта энергия жоқтан пайда болмайды және жоғалып кетпейді. Ол тек бір түрден екінші түрге, бір денеден екінші денеге өтеді. Ал денелердің тұйықталған жүйесінде толық энергия тұрақты шама болып қалады.

Термодинамиканың І заңының математикалық өрнегі:



ІV. Пысықтау.

• 
  Румфорд, Дэви және Джоуль тәжірибелерінің жылу табиғатын зерттеудегі рөлі қандай?
  
• 
  Оларды жүргізгеннен кейін қандай қорытындылар жасалды?
  
• 
  Майер мен Гельмгольцтың жылулық құбылыстарды зерттеуге сіңірген еңбектері қандай?
  
• 
  Энергияның сақталу және түрлену заңы неліктен әмбебап сипат алады?
  

Жылу сыйымдылықтың классикалық теориясынан 1 кмоль жылу сыйымдылық қатты күйдегі барлық денелер үшін бірдей болады және мұны оңай тексеруге болады. Ол үшін массасы m қатты дененің температуараның белгілі бір Т интервалында суығанда беретін Q жылу мөлшерін анықтау жеткілікті.

1. 
   Таразының көмегімен калориметрдің m_k және мыс, темір, алюминий денелрдің массасын өлшеңдер. Өлшеу нәтижелерін есеп беру кестесіне енгізіңдер.
   
2. 
   Денені ыдыстағы қайнап жатқан суға салыңдар.
   
3. 
   Калориметрге бөлме температурасындағы 100 см³ суды құйып, судың, калориметрдің t₁ температурасын өлшеңдер.
   
4. 
   Калориметрге 100⁰С-ге дейін қыздырылған мыс денені салып, жылулық тепе-теңдік орнағаннан кейінгі Ө температураны өлшеңдер.
   
5. 
   Калориметрдегі суды алмастырып, осы тәсілмен алюминий және темір денелермен тәжірибені қайталаңдар.
   
6. 
   Жылу балансының теңдеуін пайдаланып, үш дененің әрқайсысының су мен калориметрге берген жылуларының Q мөлшерін есептеңдер:
   

7. 
   Өрнекті пайдаланып, мыстың, темірдің және алюминийдің молярлық жылу сыйымдылығын есептеңдер.
   
8. 
   Жүргізілген өлшеулердің қатесін бағалаңдар.
   

• 
  Изопроцестер туралы түсінік қалыптастыруды әрі қарай жалғастыру, термодинамиканың бірінші заңын изопроцестерге қолдану, заттың жылу сыйымдылығының өтіп жатқан процестерге тәуелділігі, туралы түсінік беру.
  
• 
  Оқушылардың өз бетімен ғылым ой қорытындыларын жасай білуге жетелеу.
  
• 
  Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
  

• 
  Румфорд, Дэви және Джоуль тәжірибелерінің жылу табиғатын зерттеудегі рөлі қандай?
  
• 
  Оларды жүргізгеннен кейін қандай қорытындылар жасалды?
  
• 
  Майер мен Гельмгольцтың жылулық құбылыстарды зерттеуге сіңірген еңбектері қандай?
  
• 
  Энергияның сақталу және түрлену заңы неліктен әмбебап сипат алады?
  

Сонда изобаралық процесс кезінде берілген жылу мөлшері:

Екі атомды идеал газбен жұмыс істесек:

Газдың осы процестегі жылу сыйымдылығы шексіздікке тең.

деп идеал газдың тұрақты қысым кезіндегі жылу сыйымдылығының идеал газдың тұрақты көлем кезіндегі жылу сыйымдылығына қатынасын түсінеді:

• 
  Жылу қозғалтқыштардың құрылысы, жұмыс істеу принципі, дөңгелек цикл, тура, кері цикл, жылу қозғалтқыштарының ПӘК-і, тоңазытқыш машиналар дың құрылысы, жұмыс істеу принципі, Карноның идеал жылу машинасы, Карно циклі, жылу машинларының проблемалары мен даму болашағы туралы түсінік беру.
  
• 
  Оқушылардың өз бетімен ғылым ой қорытындыларын жасай білуге жетелеу.
  
• 
  Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу. Экологиялық тәрбие беру.
  

• 
  Неліктен заттың қайсыбір мөлшерінің жылу сыйымдылығы онда өтіп жатқан процеске тәуелді?
  
• 
  Неліктен тұрақты қысым кезіндегі жылусыйымдылықтың әрқашан тұрақты көлем кезіндегі жылусыйымдылықтан артық болатынын түсіндіріңдер.
  
• 
  Изотермалық процесс кезіндегі, адиабаталық процесс кезіндегі жылу сыйымдылықтардың мәні неге тең?
  
• 
  Идеал газдың бір ғана массасын бірінші ретте тұрақты қысымда, екінші ретте тұрақты көлемде 1⁰С-қа қыздырды. Қай жағдайда жылу мөлшері көбірек болады?
  
• 
  Адиабаталық ұлғаю кезінде идеал газдың температурасы қалай өзгереді?
  
• 
  Адиабаталық оқшауланған газ теріс жұмыс атақарсын. Осы кезде оның ішкі энергиясы қалай өзгереді? Жүйеге берілген жылу мөлшері әрқашан оның температурасын арттыра ма? Неліктен?
  

Жылу қозғалтқыштары деп отынның ішкі энергиясын механикалық энергияға айналдыратын қозғалтқыштарды айтады.

1. Қайтымды .

2. Қайтымсыз.

Қайтымды деп газдың 2-күйден 1-күйге өткенде оның 1-күйден 2-күйге өткен кездегі аралық нүктелерін басып өтетеін процесс аталады.

Қайтымсыз процесс дегеніміз –жүйені бастапқы күйге қоршаған ортада ешқандай өзгеріс тудырмай алып келуге мүмкіндік беретін процесс.

Суретте дөңгелек процесс қарастырылған.

Жүйенің АСВ бойымен ұлғаю процесі үшін термодинамиканың І заңын қолданамыз: Q₁=U_B-U_A+A₁, А₁>0, себебі жүйенің өзі жұмыс атқарады.

ВДА бойымен сығылу процесі үшін термодинамиканың І заңы: Q₂=U_А-U_В-A₂, А₂<0, себебі жұмыс сыртқы денемен атқарылады.

А-циклдің жұмысы, ол АВСDФ тұзағының ауданына тең.

Салқындатқыш деп жұмыстық дененің сығылуы кезінде жылу беретін дене аталады.

АСВ бойымен ұлғаю процесі үшін термиодинамиканың І заңы:

Q₁=U_B-U_A+A₁,

ВDА бойымен сығылу процесі үшін термодинамиканың І заңы:

-Q₂=U_А-U_В-A₂,

Яғни . Жүйе жылуды көп беріп, аз алады. Мұндай машиналар тоңазытқыштар деп аталады.

Карно циклі:

• 
  Термодинамиканың бірінші заңы, қайтымсыз процесс туралы түсінік беруді жалғастыру, Термодинамиканың екініші заңы туралы түсінік беру.
  
• 
  Оқушылардың өз бетімен ғылым ой қорытындыларын жасай білуге жетелеу.
  
• 
  Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
  

• 
  Жылу қозғалтқышы деген не?
  
• 
  Дөңгелек немесе циклдік процесс дегеніміз не?
  
• 
  Тура, кері цикл дегеніміз не?
  
• 
  Жылу қозғалтқыштарының ПӘК-і деген не?
  
• 
  Жылу қозғалтқышының құрылысы, жұмыс істеу принципі туралы айтып беріңдер.
  
• 
  Тоңазытқыш машиналар қалай жұмыс жасайды?
  
• 
  Қандай машина Карноның идеал жылу машинасы деп аталады? Ол қалай жұмыс істейді?
  
• 
  Карно циклі деген не?
  
• 
  Карноның жылу машинасының ПӘК-і қандай формуламен есептеледі?
  
• 
  Жылу машинасының ПӘК-н арттырудың қандай жолдары бар?
  
• 
  Жылу қозғалтқыштарының қандай түрлерін білесіңдер?
  
• 
  Олардың бір-бірінен қандай айырмашылығы бар?
  
• 
  Жылу машиналарының проблемалары мен даму болашағы жайлы не айтасыңдар?
  

Кельвиннің айтуы бойынша, жекелеген жүйені сол жүйенің температурасынан төмен температурада суыту арқылы үздіксіз жұмыс жасау мүмкін емес.

Карноның қорытындысын жалпылай келіп, Кельвин мынадай тұжырымдама жасады: бір ғана жылу көзінен алынған жылу мөлшерінің есебінен периодты жұмыс імтейтңн жылу машинасын жасау мүмкін емес, яғни екінші ретті мәңгі қозғалтқыштың болуы мүмкін емес.

Екінші ретті мәңгі қозғалтқыш дегеніміз – бір ғана резервуардан алынған жылуды толығымен жұмысқа айналдыратын машина.

Термодинамиканың екінші заңының математикалық өрнегі:

Реалды жылу машинасының ПӘК-інің қайтымды процестер үшін жазылған формуласы:

Қайтымды процестер табиғатта кездеспейді.

Термодинамиканың бірініші заңына сәйкес, сырттан энергия алмай жұмыс істейтін қозғалтқыш жасау мүмкін емес.

Термодинамиканың екінші заңына сәйкес, денеге берілген жылу мөлшерін толығымен жұмысқа айналдыру мүмкін емес.

Термодинамиканың бірінші заңы абсолют, яғни оны барлық жерде қолдана беруге болады, ал термодинамиканың екінші заңы абсолют емес және статистикалық сипатқа ие болады.

• 
  Оқушылардың «Термодинамика негіздері» тарауы бойынша алған теориялық білімдерін есеп шығару барысында қолдана білуге үйрету.
  
• 
  Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай білуге дағдыландыру.
  
• 
  Ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
  

№-13.

№20