"Первый закон термодинамики"

№ УЭ

Учебный элемент с указанием заданий

Руководство по усвоению учебного элемента

УЭ-0

Постановка целей:

• Обобщение и закрепление по теме «Первый закон термодинамики, его применение к изопроцессам».

УЭ-1

Входной контроль умений и навыков.

Цель: актуализация знаний; определить уровень готовности к усвоению новой темы;  повторить основные понятия термодинамики.

• Дайте определение внутренней энергии

• Перечислите способы изменения внутренней энергии

• Запишите формулу работы газа (А)

• В каких случаях работа газа (+), а  в каких (–).

• Что такое изопроцесс?

• Назовите изопроцессы в газах, которые вы знаете.

• Сформулируйте первый закон термодинамики

Работа обучающихся с учителем (фронтальная беседа).

УЭ-2

Закрепление знаний.

Цель: закрепление знаний, полученных при изучении темы.

Фронтальный опыт "Изменение внутренней энергии тела при совершении работы". 

Приборы и материалы: пробирка химическая, термометр лабораторный, цилиндр измерительный с холодной водой, лист бумаги.

Порядок выполнения работы:

1.Налейте в пробирку 10мл воды и измерьте её температуру.

2.Закройте пробирку пробкой (или большим пальцем если нет пробки) и заверните в бумагу. Энергично встряхивайте воду в пробирке в течение 40 секунд (время заметьте по секундомеру в часах или мобильном).

3.Откройте пробирку и снова измерьте температуру воды.

Ответьте на вопросы:

• как изменилась внутренняя энергия воды во время опыта?

• каким способом вы изменяли внутреннюю энергию воды в опыте?

• зачем пробирку с водой необходимо было заворачивать в бумагу во время опыта?

• что можно сказать о зависимости изменения внутренней энергии тела от совершённой работы?

Заполнение таблицы

Решение учебных задач

1 группа

2 группа

3 группа

4 группа

Уже после первого урока ученик испытывает энергетический голод. Анкетирование учащихся 9 класса показало, что основная масса пьет либо кофе, либо чай, т.е. получает: кофе с молоком и сахаром и бутерброд. Таким образом, дойдя до школы, поднявшись на 3 этаж и побывав на одном уроке учащиеся 9 класса уже испытывают энергетическое голодания, мозг требует пищи и не готов к восприятию знаний. Как же поступать в данной ситуации с точки зрения физики?

Выполнение опыта

Работа обучающихся по заполнению таблицы «Применение первого закона термодинамики к изопроцессам».

Проверка осуществляется в парах по образцу. (Приложение 1)

Работа обучающихся в группах по решению задач с презентацией решения. (Приложение 2)

УЭ-3

Получение новых знаний.

Первый закон термодинамики имеет фундаментальное значение не только для физических опытов, изучения явлений и открытия протекания новых процессов, но и для другой науки - химии - и смежных ее отраслей. При изучении существования и перехода энергии в разные формы в ракурсе химических реакций организма или предмета открывается горизонт интересных исследований и закономерностей в плоскости биоэнергетики.

У многих может возникнуть ощущение, что первый закон термодинамики отдален от жизни обычного человека, что молекулы и атомы для понимания подвластны только малому количеству посвященных людей. Но это далеко не так. В основе жизни каждого живого организма лежит обмен веществ, который не может происходить без превращения энергии. Поэтому особый интерес не только для ученых-физиков, но и для врачей-диетологов, спортивных инструкторов представляют химические процессы превращения энергии в организме человека. Ведь зная все особенности этого процесса, можно успешно помогать людям избавляться от лишних килограммов, а также следить за собой с помощью правильно составленного меню, состоящего из здоровой пищи.

В живом организме работа не может совершаться за счет притока тепла извне, она совершается за счет изменения внутренней энергии при различного рода биохимических процессах, т.е. живой организм не может работать по принципу тепловой машины.

Наиболее общим свойством живой материи является свойство тепловыделения. Тепловыделение свойственно всем метаболизирующим клеткам.

В организме при окислении пищевых веществ до конечных продуктов образуется энергия, которая переходит в работу, зат­рачиваемую на поддержание жизнедеятельности и синтетические процессы.

Из всего сказанного сле­дует, что обмен веществ в живом организме неразрывно связан с процессами превращения энергии. Следовательно, первый закон тер­модинамики полностью применим к биологическим системам.

Этот закон имеет фундаментальное значение не только для физических опытов, изучения явлений и открытия протекания новых процессов, но и для другой науки - химии - и смежных ее отраслей. При изучении существования и перехода энергии в разные формы в ракурсе химических реакций организма или предмета открывается горизонт интересных исследований и закономерностей в плоскости биоэнергетики.

При неправильном питании у многих людей, в том числе и у подростков, возникают нарушения обмена веществ. При этом происходит изменение веса тела человека как в одну, так и в другую сторону в зависимости от того, какие обменные процессы – синтеза (ассимиляции) или распада (диссимиляции), - становятся  преобладающими.

У маленьких детей и подростков в связи с ростом и развитием организма преобладает ассимиляция – образуются новые клетки, ткани и органы активно развиваются.

Но при некоторых патологических состояниях или при голодании диссимиляция начинает преобладать над ассимиляцией, что ведёт к уменьшению массы тела.

Одним из таких состояний является анорексия.

Анорексия – болезнь людей, желающих похудеть, во что бы то ни стало. Причем чаще всего эти люди не являются толстыми. Сейчас стало ясно, что анорексия – серьезное психическое расстройство. Обычно эта болезнь наблюдается у молодых людей в возрасте от 12 до 30 лет. Причем чаще болезнь поражает девушек, чем юношей.

Больные анорексией худеют настолько, что нарушаются пищеварение, кровообращение, умственная деятельность.

Противоположная картина наблюдается при булимии: для нее характерны приступы обжорства, во время которых человек съедает во много раз больше еды, чем обычно.

Оба этих состояния могут нанести серьезный ущерб здоровью, а в некоторых случаях, даже к смерти. Но и анорексия, и булимия – это крайние случаи патологических состояний, в большинстве случаев, и подростки не исключение, современные люди страдают избыточным весом. Основными причинами этого являются малоподвижный образ жизни и неправильное питание.

Пропущенный завтрак

-Вы не даёте нуждающемуся с утра организму ничего, если пропускаете завтрак

- В результате пропущенного завтрака уровень сахара в крови падает и наступает голод у триллионов клеток (100 триллионов)

- Голод толкает Вас на поиск простых углеводов (шоколада, кофе с сахаром, сэндвич, сладости, печенье, булочки, сладкие газированные напитки, соки и т.д.), чтобы быстро поднять уровень сахара в крови...

- Такой цикл повторяется несколько раз в день и приводит к

углеводной зависимости.

- Избыток углеводов заставляет поджелудочную железу работать в режиме постоянных перегрузок - это и есть наиболее распространенная причина развития сахарного диабета.

- Кроме того, излишки сахара в крови портят сосуды.

- При этом инсулин, удаляя избыток сахара из крови, превращает его в жир.

УЭ-6

Итог урока

Цель: выявить уровень усвоения.

7.1. Ответьте на вопрос: достигли вы поставленный цели на уроке?

7.2. Оцените себя по листу самооценки (Приложение №3)

7.4. Выберите домашнее задание:

• предлагаю написать по теме «Термодинамика» вопросы для проверочной работы или теста (не менее 10).

• Рассчитайте величину основного обмена для себя (приложение №4).

Рефлексия

Сегодня я узнал…

Было интересно…

Было трудно…

Я понял, что …

Теперь я могу…

Я приобрел…

У меня получилось…

Я смог…

Я попробую…

Меня удивило…

Урок дал мне для жизни…

название процесса

график

изменение внутренней энергии

Работа

газа

запись закона

физический смысл записи I закона т-д

изотермический

…= const

ΔU…0

А^*…0

изохорный

…= const

ΔU…0

А^*…0

изобарный

…= const

ΔU…0

А^*…0

адиабатный

…= const

ΔU…0

А^*…0

название процесса

график

изменение внутренней энергии

работа

газа

запись закона

физический смысл записи I закона т-д

изотермический

T = const

ΔU=0

А^*≠0

Q=A^*

Все количество теплоты, переданное газу, расходуется на совершение этим газом механической работы.

изохорный

V = const

ΔU≠0

А^*=0

Q=ΔU

Все количество теплоты, переданное газу, расходуется на изменение внутренней энергии.

изобарный

p = const

ΔU≠0

А^*≠0

Q= ΔU+A^*

Количество теплоты, переданное газу, идет на совершение газом работы и на изменение его внутренней энергии.

адиабатный

Q = const

ΔU≠0

А^*≠0

ΔU=A^*

Внутренняя энергия газа изменяется за счет работы внешних сил.

Блюдо

Выход в граммах

Энергетическая ценность блюда (ккал):

Рис отварной

100

276,93

Котлета рыбная

70

150,27

Соус

30

21

Компот из сухофруктов

200

110

Вафли

55

247,91

Хлеб ржаной

30

56,7

Хлеб пшеничный

30

64,32

Итого:

Блюдо

Выход в граммах

Энергетическая ценность блюда (ккал):

Рис отварной

100

276,93

Печень по-строгановски

70

85,05

Какао с молоком

200

144

Печенье овсяное

55

289,3

Хлеб ржаной

30

56,7

Хлеб пшеничный

30

64,32

Итого:

Вид деятельности

Продол-жительность

в часах

Расход энергии

на 1 кг за 1 ч, ккал

Вычисление расхода энергии, ккал: (время * (ккал/кг/ч) * масса тела )

Прием пищи сидя

1/6

1,4

Например, масса человека 56 кг

1/6 * 1,4 * 56 = ­­­13

Медленная ходьба

1/3

3,5

Быстрая ходьба

1/3

4,6

Умственная работа сидя

6

1,8

Подъем по лестнице

0.1

7,4

Отдых сидя

0,3

1,4

Итого: ккал

№ п/п

Вопрос

Да

Нет

Затрудняюсь ответить

1

Я могу сформулировать I закон термодинамики

2

Я могу записать I закон термодинамики при изобарном процессе

3

Я могу записать I закон термодинамики при изохорном процессе

4

Я могу записать I закон термодинамики при изотермическом процессе

5

Я знаю, что такое адиабатный процесс

6

Я могу записать I закон термодинамики при адиабатном процессе

7

Я знаю, что такое «вечный двигатель» I рода

8

Я могу применить свои знания для решения задач

9

Я считаю свою работу на уроке эффективной