शैक्षिक लक्ष्य: थर्मल प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के कानून के छात्रों द्वारा आत्मसात करने के लिए - ऊष्मप्रवैगिकी का पहला कानून; कानून के व्यावहारिक महत्व को दिखाएं

बुनियादी ज्ञान और कौशल: कानून के निर्माण को जानें, रुद्धोष्म प्रक्रिया की परिभाषा और थर्मोडायनामिक्स के नियमों के आधार पर प्राकृतिक घटनाओं की व्याख्या करने में सक्षम हो।

संगठनात्मक क्षण (पाठ योजना को सूचित करें) स्लाइड 1
अध्ययन की गई सामग्री की पुनरावृत्ति: ग्राफ पर विभिन्न प्रक्रियाओं को नाम दें, प्रत्येक अनुभाग के लिए सूत्रों का चयन करें, प्रश्नों के उत्तर दें स्लाइड्स 2 - 4

1. दोनों क्षेत्रों में तापमान क्यों नहीं बदलता है?

2. प्रत्येक स्थल पर अणुओं का क्या होता है?

3. किन मामलों में Q> 0 और Q<0?

4. इन क्षेत्रों में पदार्थ की स्थिति क्या है?

5. आइसोप्रोसेस को परिभाषित करें।

6. आंतरिक ऊर्जा क्या कहलाती है और यह किस पर निर्भर करती है?

7. गैस कब काम करती है? कार्य का चिन्ह किस पर निर्भर करता है?

8. ऊष्मा की मात्रा को क्या कहते हैं?

9. ऊष्मा की मात्रा की गणना के लिए हम किन सूत्रों का उपयोग करते हैं?

3. समस्याओं का समाधान। जबकि मौखिक पूछताछ की जा रही है, बाकी छात्र समस्याओं को हल करते हैं

विकल्पों के अनुसार गर्मी की मात्रा की गणना स्लाइड 5

समस्याओं के समाधान की जाँच
दोहराव: बदलने के तरीके आंतरिक ऊर्जा
दोहराव: ऊर्जा के संरक्षण का नियम और प्रकृति में इसकी अभिव्यक्ति के उदाहरण
ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम: परिभाषा और सूत्र (लिखें)
समस्थानिक प्रक्रिया के लिए ऊष्मागतिकी का पहला नियम (लिखें)
एक समतापीय प्रक्रिया के लिए ऊष्मागतिकी का पहला नियम (लिखें)
समदाब रेखीय प्रक्रिया के लिए ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम (लिखें)
रुद्धोष्म प्रक्रिया (लिखें)। उदाहरणों पर विचार करें
ऊष्मा संतुलन समीकरण (लिखें)
गर्मी संतुलन समीकरण के लिए समस्या का नमूना समाधान (लिखें)
पाठ सारांश:

1. पहले कानून का निर्माण

2. विभिन्न प्रक्रियाओं के लिए समीकरण कैसे बदलता है?

3. किस प्रक्रिया को रुद्धोष्म कहते हैं?

4. रुद्धोष्म प्रक्रियाओं के उदाहरण?

5. पृथ्वी की सतह से दूरी के साथ वातावरण ठंडा क्यों होता है?

15. गृहकार्य:

कानून के शब्दों को जानें

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम

अंजीर में। 3.9.1 पारंपरिक रूप से चयनित थर्मोडायनामिक प्रणाली और आसपास के निकायों के बीच ऊर्जा प्रवाह को दर्शाता है। Q> 0 का मान, यदि ऊष्मा का प्रवाह थर्मोडायनामिक प्रणाली की ओर निर्देशित होता है। मान A> 0 यदि सिस्टम आसपास के निकायों पर सकारात्मक कार्य करता है।

चित्र 3.9.1।

ऊष्मा विनिमय और प्रदर्शन किए गए कार्य के परिणामस्वरूप एक थर्मोडायनामिक प्रणाली और आसपास के निकायों के बीच ऊर्जा विनिमय।

यदि सिस्टम आसपास के निकायों के साथ गर्मी का आदान-प्रदान करता है और कार्य (सकारात्मक या नकारात्मक) करता है, तो सिस्टम की स्थिति बदल जाती है, यानी इसके मैक्रोस्कोपिक पैरामीटर (तापमान, दबाव, आयतन) बदल जाते हैं। चूंकि आंतरिक ऊर्जा यू सिस्टम की स्थिति को दर्शाने वाले मैक्रोस्कोपिक मापदंडों द्वारा विशिष्ट रूप से निर्धारित किया जाता है, यह इस प्रकार है कि गर्मी विनिमय और कार्य के प्रदर्शन की प्रक्रियाएं सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा के U में परिवर्तन के साथ होती हैं।

थर्मोडायनामिक्स का पहला नियम थर्मोडायनामिक सिस्टम के लिए ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन के कानून का सामान्यीकरण है। इसे निम्नानुसार तैयार किया गया है:

एक गैर-पृथक थर्मोडायनामिक सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा का परिवर्तन U सिस्टम में स्थानांतरित गर्मी क्यू की मात्रा और बाहरी निकायों पर सिस्टम द्वारा किए गए कार्य ए के बीच अंतर के बराबर है।

ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम को व्यक्त करने वाला संबंध अक्सर एक अलग रूप में लिखा जाता है:

सिस्टम द्वारा प्राप्त गर्मी की मात्रा का उपयोग इसकी आंतरिक ऊर्जा को बदलने और बाहरी निकायों पर काम करने के लिए किया जाता है।

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम प्रायोगिक तथ्यों का सामान्यीकरण है। इस नियम के अनुसार, ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है; यह एक प्रणाली से दूसरी प्रणाली में जाता है और एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित होता है। ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम का एक महत्वपूर्ण परिणाम बाहर से ऊर्जा की खपत के बिना और मशीन के अंदर ही किसी भी बदलाव के बिना उपयोगी कार्य करने में सक्षम मशीन बनाने की असंभवता के बारे में बयान है। इस तरह की काल्पनिक मशीन को पहली तरह का पेरपेटुम मोबाइल कहा जाता है। ऐसी मशीन बनाने के कई प्रयास हमेशा विफल रहे। कोई भी मशीन बाहरी पिंडों पर सकारात्मक कार्य A केवल एक निश्चित मात्रा में ऊष्मा Q प्राप्त करके या अपनी आंतरिक ऊर्जा के U को कम करके कर सकती है।

आइए हम ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम को गैसों में समप्रक्रमों पर लागू करें।

समद्विबाहु प्रक्रम (V = const) में, गैस कोई कार्य नहीं करती है, A = 0। इसलिए,

क्यू = यू = यू (टी 2) - यू (टी 1)।

यहाँ U (T1) और U (T2) प्रारंभिक और अंतिम अवस्था में गैस की आंतरिक ऊर्जाएँ हैं। एक आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा केवल तापमान (जूल के नियम) पर निर्भर करती है। आइसोकोरिक हीटिंग के साथ, गर्मी गैस (क्यू> 0) द्वारा अवशोषित होती है, और इसकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है। ठंडा होने पर, गर्मी बाहरी निकायों में स्थानांतरित हो जाती है (Q< 0).
समदाब रेखीय प्रक्रम (p = स्थिरांक) में, गैस द्वारा किया गया कार्य संबंध द्वारा व्यक्त किया जाता है

ए = पी (वी2 - वी1) = पीΔवी।

एक समदाब रेखीय प्रक्रिया के लिए उष्मागतिकी का पहला नियम देता है:

Q = U (T2) - U (T1) + p (V2 - V1) = U + pΔV।

समदाब रेखीय प्रसार Q> 0 के साथ, ऊष्मा गैस द्वारा अवशोषित होती है, और गैस सकारात्मक कार्य करती है। समदाब रेखीय संपीड़न पर Q< 0 - тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.
एक समतापीय प्रक्रिया में, गैस का तापमान नहीं बदलता है, इसलिए गैस की आंतरिक ऊर्जा भी नहीं बदलती है, U = 0।

एक समतापी प्रक्रम के लिए ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम संबंध द्वारा व्यक्त किया जाता है

इज़ोटेर्मल विस्तार की प्रक्रिया में गैस द्वारा प्राप्त ऊष्मा Q की मात्रा बाहरी निकायों पर काम में बदल जाती है। इज़ोटेर्मल संपीड़न के साथ, गैस पर उत्पन्न बाहरी बलों का कार्य गर्मी में बदल जाता है, जिसे आसपास के निकायों में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

थर्मोडायनामिक्स में आइसोकोरिक, आइसोबैरिक और इज़ोटेर्मल प्रक्रियाओं के साथ, प्रक्रियाओं को अक्सर माना जाता है जो आसपास के निकायों के साथ गर्मी विनिमय की अनुपस्थिति में होते हैं। उष्मारोधी दीवारों वाले पोतों को रुद्धोष्म कोश कहा जाता है, और ऐसे बर्तनों में गैस के विस्तार या संकुचन की प्रक्रिया रुद्धोष्म कहलाती है।

नमूना। एडियाबेटिक प्रक्रिया।

रुद्धोष्म प्रक्रम में, Q = 0; इसलिए, ऊष्मागतिकी का पहला नियम रूप लेता है

अर्थात् गैस अपनी आंतरिक ऊर्जा के ह्रास के कारण कार्य करती है।

समतल (p, V) पर, गैस के रुद्धोष्म प्रसार (या संकुचन) की प्रक्रिया को एडियाबैट नामक वक्र द्वारा दर्शाया जाता है। रुद्धोष्म प्रसार के अंतर्गत, गैस सकारात्मक कार्य करती है (A> 0); इसलिए, इसकी आंतरिक ऊर्जा घट जाती है (ΔU< 0). Это приводит к понижению температуры газа. Вследствие этого давление газа при адиабатическом расширении убывает быстрее, чем при изотермическом расширении (рис. 3.9.2).

चित्र 3.9.2।

एक आदर्श गैस के समताप (लाल वक्र) और एडियाबैट्स (नीला वक्र) के परिवार।

ऊष्मप्रवैगिकी में, एक आदर्श गैस के लिए रुद्धोष्म प्रक्रिया का समीकरण प्राप्त होता है। निर्देशांक (पी, वी) में, इस समीकरण का रूप है

इस अनुपात को पॉइसन समीकरण कहते हैं। यहाँ γ = Cp / CV रुद्धोष्म घातांक है, Cp और CV निरंतर दबाव और स्थिर आयतन वाली प्रक्रियाओं में गैस की ऊष्मा क्षमता है (देखें §3.10)। बहुपरमाण्विक के लिए द्विपरमाणुक के लिए एकपरमाणुक गैस के लिए

रुद्धोष्म प्रक्रम में गैस का कार्य केवल प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं के तापमान T1 और T2 के रूप में व्यक्त किया जाता है:

ए = सीवी (T2 - T1)।

रुद्धोष्म प्रक्रिया को आइसोप्रोसेसेस भी कहा जा सकता है। ऊष्मप्रवैगिकी में महत्वपूर्ण भूमिकाएन्ट्रॉपी नामक एक भौतिक मात्रा निभाता है (देखें 3.12)। किसी भी अर्ध-स्थिर प्रक्रिया में एन्ट्रापी में परिवर्तन प्रणाली द्वारा प्राप्त कम गर्मी ΔQ / T के बराबर है। रुद्धोष्म प्रक्रम Q = 0 के किसी भी स्थान पर इस प्रक्रिया में एन्ट्रापी अपरिवर्तित रहती है।

रुद्धोष्म प्रक्रिया (अन्य आइसोप्रोसेसेस की तरह) एक अर्ध-स्थिर प्रक्रिया है। इस प्रक्रिया में गैस के सभी मध्यवर्ती राज्य थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति के करीब हैं (देखें 3.3)। रूद्धोष्म पर कोई भी बिंदु संतुलन अवस्था का वर्णन करता है।

रुद्धोष्म खोल में की जाने वाली प्रत्येक प्रक्रिया, अर्थात् आस-पास के पिंडों के साथ ऊष्मा विनिमय के बिना, इस स्थिति को संतुष्ट नहीं करती है। एक गैर-अर्ध-स्थैतिक प्रक्रिया का एक उदाहरण जिसमें मध्यवर्ती राज्य कोई संतुलन नहीं हैं, एक शून्य में गैस का विस्तार है। अंजीर में। 3.9.3 एक कठोर रुद्धोष्म खोल दिखाता है, जिसमें दो संचार वाहिकाएँ होती हैं, जो एक वाल्व K द्वारा अलग होती हैं। प्रारंभिक अवस्था में, गैस एक बर्तन को भरती है, और दूसरे बर्तन में - एक वैक्यूम। वाल्व खोलने के बाद, गैस फैलती है, दोनों जहाजों को भरती है, और एक नया संतुलन राज्य स्थापित होता है। इस प्रक्रिया में, क्यू = 0, क्योंकि आसपास के पिंडों के साथ कोई ऊष्मा विनिमय नहीं होता है, और A = 0, क्योंकि खोल विकृत नहीं है। ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम से निम्नानुसार है: U = 0, अर्थात गैस की आंतरिक ऊर्जा अपरिवर्तित रहती है। चूँकि एक आदर्श गैस की आंतरिक ऊर्जा केवल तापमान पर निर्भर करती है, प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं में गैस का तापमान समान होता है - समतल पर बिंदु (p, V, इन अवस्थाओं का प्रतिनिधित्व करते हुए, एक ही समताप रेखा पर स्थित होते हैं। सभी मध्यवर्ती गैस अवस्थाएँ) कोई भी संतुलन नहीं है और इसे आरेख पर चित्रित नहीं किया जा सकता है।

पाठ मकसद:

आइसोप्रोसेसेस के बारे में ज्ञान को गहरा करने के लिए, इस विषय पर समस्याओं को हल करने के कौशल को विकसित करने के लिए, संचार कौशल, कौशल विकसित करने, आत्म-सम्मान सिखाने के लिए।

कक्षाओं के दौरान

समूहों में काम करने की तैयारी।

कक्षा के साथ काम करना (मौखिक रूप से)।

आंतरिक ऊर्जा किसे कहते हैं?

गैस की आंतरिक ऊर्जा को कैसे बदला जा सकता है?

शरीर को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा का निर्धारण कैसे करें?

तीन पिंडों के लिए ऊष्मा संतुलन समीकरण लिखिए।

ऊष्मा की मात्रा ऋणात्मक कब होती है?

विस्तार के दौरान गैस का कार्य कैसे निर्धारित करें?

गैस के कार्य और बाह्य बलों के कार्य में क्या अंतर है?

बाह्य बलों के कार्य के लिए ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम बनाइए।

गैस कार्य के लिए ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम बनाइए।

समस्थानिक प्रक्रिया के लिए ऊष्मागतिकी के पहले नियम का अनुप्रयोग।

समदाब रेखीय प्रक्रिया में ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम का अनुप्रयोग।

एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के लिए ऊष्मागतिकी के पहले नियम का अनुप्रयोग।

रुद्धोष्म किस प्रक्रिया को कहते हैं?

रुद्धोष्म प्रक्रम में ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम का अनुप्रयोग।

सामूहिक कार्य।

प्रत्येक समूह को एक शीट प्राप्त होती है जिस पर सैद्धांतिक कार्यों और कार्यों का संकेत दिया जाता है। सैद्धांतिक भाग में पाँच प्रश्न हैं। उत्तर की तैयारी के लिए समूह अपनी संख्या के अनुरूप एक प्रश्न लेता है। व्यावहारिक भाग में दस समस्याएं हैं, सिद्धांत में इंगित प्रत्येक विषय के लिए दो। कार्यों को यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है। इसका मतलब यह है कि छात्रों को पहले उन समस्याओं का पता लगाना चाहिए जो उनके सैद्धांतिक प्रश्न के अनुरूप हों, फिर हल करें। समस्याओं को हल करने के लिए अतिरिक्त डेटा संदर्भ पुस्तकों से लिया जाता है।

समूहों के काम की समाप्ति के बाद, प्रत्येक समूह से दो छात्रों को बारी-बारी से बुलाया जाता है: एक सिद्धांत का उत्तर देता है, दूसरा बोर्ड पर एक समस्या का संक्षिप्त विवरण लिखता है। (इस समूह के एक अन्य कार्य को उसी पाठ में या अगले एक में चुनिंदा रूप से जाँचा जा सकता है।) समूह के सभी सदस्यों को सिद्धांत का उत्तर देने और कार्यों की व्याख्या करने में सक्षम होना चाहिए; का उपयोग अतिरिक्त सामग्रीसैद्धांतिक भाग में।

सभी छात्र नोटबुक में कार्य लिखते हैं।

काम का एक स्पष्ट संगठन सभी लोगों की जोरदार गतिविधि की ओर जाता है। पाठ के अंत में, समूह समन्वयक एक शीट में बदल जाते हैं जिस पर वे समूह के सदस्यों के कार्य में योगदान को नोट करते हैं।

समूह और व्यक्तिगत छात्रों की गतिविधियों का मूल्यांकन अंततः शिक्षक द्वारा किया जाता है।

नमूना पत्रक।

सैद्धांतिक भाग

1. आइसोकोरिक प्रक्रिया।

2. इज़ोटेर्मल प्रक्रिया।

3. समदाब रेखीय प्रक्रिया।

4. रुद्धोष्म प्रक्रिया।

5. एक बंद प्रणाली में गर्मी हस्तांतरण।

व्यावहारिक भाग

1. पिस्टन के नीचे सिलेंडर में 1.25 किलो हवा होती है। स्थिर दाब पर इसे 40C तक गर्म करने के लिए 5 kJ ऊष्मा खर्च की गई। गैस की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का निर्धारण करें।

2. 0.02 किग्रा कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर आयतन पर गर्म किया जाता है। 200C से 1080C (c = 655 J/(kg K)) तक गर्म करने पर गैस की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन ज्ञात कीजिए।

3. पिस्टन के साथ एक थर्मली इंसुलेटेड सिलेंडर में 200C के तापमान पर 0.3 किलोग्राम वजन का नाइट्रोजन होता है। नाइट्रोजन, विस्तार, 6705 J का कार्य करता है। विस्तार के बाद नाइट्रोजन की आंतरिक ऊर्जा और उसके तापमान में परिवर्तन का निर्धारण करें (c = 745 J / (kg K))।

4. गैस को गर्मी की मात्रा की आपूर्ति की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप यह 2 लीटर की मात्रा से 12 लीटर की मात्रा तक इज़ोटेर्मली फैलता है। प्रारंभिक दबाव 1.2 106 Pa है। गैस द्वारा किए गए कार्य को परिभाषित कीजिए।

5. 50 ग्राम वजन के एक गिलास फ्लास्क में, जहां 200C पर 185 ग्राम पानी था, 1000C पर पारा की एक निश्चित मात्रा डाली गई थी, और फ्लास्क में पानी का तापमान 220C तक बढ़ गया था। पारे का द्रव्यमान ज्ञात कीजिए।

6. 1.43 किग्रा वायु 00C पर 0.5 m3 का आयतन घेरती है। हवा को एक निश्चित मात्रा में गर्मी दी गई थी और यह 0.55m3 की मात्रा में समद्विबाहु रूप से विस्तारित हुई थी। सही काम, अवशोषित गर्मी की मात्रा, तापमान में परिवर्तन और हवा की आंतरिक ऊर्जा का पता लगाएं।

7. पिस्टन के नीचे सिलेंडर में 1.5 किलो ऑक्सीजन है। पिस्टन स्थिर है। गैस का तापमान 80C तक बढ़ने के लिए उसे कितनी ऊष्मा दी जानी चाहिए? आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन किसके बराबर होता है? (सीवी = 675 जे / (किलो के))

8. पिस्टन के नीचे सिलेंडर में 170C के तापमान पर 1.6 किलो ऑक्सीजन और 4 · 105 Pa का दबाव होता है। गैस ने 20 J के समतापी प्रसार पर कार्य किया। गैस को कितनी ऊष्मा प्रदान की जाती है? गैस की आंतरिक ऊर्जा में क्या परिवर्तन होता है? गैस का मूल आयतन क्या था?

9. 1000C तापमान वाले 0.2 किग्रा जलवाष्प के संघनन के दौरान और इससे प्राप्त पानी को 200C तक ठंडा करने पर कितनी ऊष्मा निकलेगी?

10. गैस सिलेंडर गर्मी प्रतिरोधी खोल में संलग्न है। यदि सिलेंडर का आयतन धीरे-धीरे बढ़ाया जाए तो गैस का तापमान कैसे बदलेगा? यदि 6000 J की गैस पर कार्य किया जाए तो गैस की आंतरिक ऊर्जा में क्या परिवर्तन होता है?

समीक्षा प्रश्न:

• आंतरिक ऊर्जा क्या है?
• आंतरिक ऊर्जा को बदलने के तरीके क्या हैं?
• गैस के कार्य का निर्धारण कैसे करें?
• गर्मी की मात्रा कैसे निर्धारित करें?
• विशिष्ट मूल्यों के भौतिक अर्थ की व्याख्या करें।

एक राज्य से दूसरे राज्य में संक्रमण के दौरान सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन बाहरी बलों के काम के योग और सिस्टम को हस्तांतरित गर्मी की मात्रा के बराबर होता है।

• सिस्टम को हस्तांतरित गर्मी की मात्रा काम करने और उसकी आंतरिक ऊर्जा को बदलने के लिए सिस्टम में जाती है

• इज़ोटेर्मल प्रक्रिया

(टी = स्थिरांक) :  यू =0

चूंकि T = 0, U = 0 और फिर Q = A.

अगर क्यू

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम का समप्रक्रमों पर लागू होना

• समदाब रेखीय प्रक्रिया:

(पी = स्थिरांक, पी = 0 )

ए = पी  वी = वीआर  टी

0 "चौड़ाई =" 640 "
0, फिर ΔU 0 - गैस हीटिंग, यदि Q "चौड़ाई =" 640 "

आइसोकोरिक प्रक्रिया।

1. समस्थानिक प्रक्रम क्या है?

2. क्योंकि V = 0, → = 0 → U = Q

• यदि Q 0 है, तो ΔU 0 गैस तापन है, यदि Q

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम का समप्रक्रमों पर लागू होना

• आइसोकोरिक प्रक्रिया:

( वी = कास्ट): ए = 0

0, तब U0 - गैस तापन, यदि Q "चौड़ाई =" 640 "

चूंकि V = 0, फिर A = 0 और ΔU = Q

यदि Q0, तो Δ U0 गैस हीटिंग है, यदि Q

ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम का समप्रक्रमों पर लागू होना

• रुद्धोष्म प्रक्रिया: एक प्रक्रिया जो पर्यावरण के साथ ऊष्मा विनिमय के बिना होती है।

क्यू = 0

काम होने से ही तापमान में बदलाव होता है

रुद्धोष्म प्रक्रिया

• ऊष्मारोधी वातावरण में होने वाली सभी तीव्र प्रक्रियाओं और प्रक्रियाओं को रुद्धोष्म माना जा सकता है।

एडियाबैट इसे पार करने वाले किसी भी समताप मंडल की तुलना में अधिक कठोर होता है।

एक चक्रीय प्रक्रिया के ऊष्मप्रवैगिकी।

एक मनमाना चक्रीय प्रक्रिया के लिए 1–2–3–4–1 एक चक्र में गैस द्वारा किया गया कार्य संख्यात्मक रूप से निर्देशांक में चक्र आरेख द्वारा परिबद्ध आकृति के क्षेत्रफल के बराबर होता है पी – वी

प्रकृति में प्रक्रियाओं की अपरिवर्तनीयता .

• अपरिवर्तनीय - ऐसी प्रक्रियाएं जो अनायास केवल एक दिशा में आगे बढ़ सकती हैं। विपरीत दिशा में, वे अधिक जटिल प्रक्रिया में केवल एक लिंक के रूप में आगे बढ़ सकते हैं।

समय के साथ लोलक के झूलने का क्या होगा?

• प्रकृति में सभी प्रक्रियाएं उलटा!

ऊष्मप्रवैगिकी का द्वितीय नियम।

• क्लौसियस का शब्द(1850): एक ऐसी प्रक्रिया जिसमें कम गर्म पिंडों से अधिक गर्म पिंडों में गर्मी अनायास ही चली जाती है, असंभव है।
• थॉमसन का सूत्रीकरण(1851): एक गोलाकार प्रक्रिया असंभव है, जिसका एकमात्र परिणाम आंतरिक ऊर्जा को कम करके कार्य का उत्पादन होगा।
• क्लौसियस का शब्द(1865): एक बंद गैर-संतुलन प्रणाली में सभी सहज प्रक्रियाएं उस दिशा में होती हैं जिसमें सिस्टम की एन्ट्रॉपी बढ़ जाती है; ऊष्मीय संतुलन की स्थिति में, यह अधिकतम और स्थिर होता है।
• बोल्ट्जमैन का सूत्रीकरण(1877): कई कणों की एक बंद प्रणाली एक अधिक क्रमबद्ध अवस्था से कम क्रम वाली अवस्था में स्वतः संक्रमण करती है। संतुलन की स्थिति से प्रणाली का सहज निकास असंभव है। बोल्ट्जमैन ने कई निकायों वाली प्रणाली में विकार का मात्रात्मक माप पेश किया - एन्ट्रापी .

आइसोप्रोसेसेस के बारे में ज्ञान को गहरा करें,

इस विषय पर समस्याओं को हल करने के कौशल को विकसित करने के लिए,

संचार कौशल, कौशल विकसित करना,

आत्म-सम्मान सिखाओ।

कक्षाओं के दौरान।

समूहों में काम करने की तैयारी।

कक्षा के साथ काम करना (मौखिक रूप से)।

आंतरिक ऊर्जा किसे कहते हैं?

गैस की आंतरिक ऊर्जा को कैसे बदला जा सकता है?

शरीर को गर्म करने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा का निर्धारण कैसे करें?

तीन पिंडों के लिए ऊष्मा संतुलन समीकरण लिखिए।

ऊष्मा की मात्रा ऋणात्मक कब होती है?

विस्तार के दौरान गैस का कार्य कैसे निर्धारित करें?

गैस के कार्य और बाह्य बलों के कार्य में क्या अंतर है?

बाह्य बलों के कार्य के लिए ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम बनाइए।

गैस कार्य के लिए ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम बनाइए।

समस्थानिक प्रक्रिया के लिए ऊष्मागतिकी के पहले नियम का अनुप्रयोग।

समदाब रेखीय प्रक्रिया में ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम का अनुप्रयोग।

एक इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के लिए ऊष्मागतिकी के पहले नियम का अनुप्रयोग।

रुद्धोष्म किस प्रक्रिया को कहते हैं?

रुद्धोष्म प्रक्रम में ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम का अनुप्रयोग।

सामूहिक कार्य।

प्रत्येक समूह को एक शीट प्राप्त होती है जिस पर सैद्धांतिक कार्यों और कार्यों का संकेत दिया जाता है। सैद्धांतिक भाग में पाँच प्रश्न हैं। उत्तर की तैयारी के लिए समूह अपनी संख्या के अनुरूप एक प्रश्न लेता है। व्यावहारिक भाग में दस समस्याएं हैं, सिद्धांत में इंगित प्रत्येक विषय के लिए दो। कार्यों को यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है। इसका मतलब यह है कि छात्रों को पहले उन समस्याओं का पता लगाना चाहिए जो उनके सैद्धांतिक प्रश्न के अनुरूप हों, फिर हल करें। समस्याओं को हल करने के लिए अतिरिक्त डेटा संदर्भ पुस्तकों से लिया जाता है।

समूहों के काम की समाप्ति के बाद, प्रत्येक समूह से दो छात्रों को बारी-बारी से बुलाया जाता है: एक सिद्धांत का उत्तर देता है, दूसरा बोर्ड पर एक समस्या का संक्षिप्त विवरण लिखता है। (इस समूह के एक अन्य कार्य को उसी पाठ में या अगले एक में चुनिंदा रूप से जाँचा जा सकता है।) समूह के सभी सदस्यों को सिद्धांत का उत्तर देने और कार्यों की व्याख्या करने में सक्षम होना चाहिए; सैद्धांतिक भाग में अतिरिक्त सामग्री के उपयोग को प्रोत्साहित किया जाता है।

सभी छात्र नोटबुक में कार्य लिखते हैं।

काम का एक स्पष्ट संगठन सभी लोगों की जोरदार गतिविधि की ओर जाता है। पाठ के अंत में, समूह समन्वयक एक शीट में बदल जाते हैं जिस पर वे समूह के सदस्यों के कार्य में योगदान को नोट करते हैं।

समूह और व्यक्तिगत छात्रों की गतिविधियों का मूल्यांकन अंततः शिक्षक द्वारा किया जाता है।

नमूना पत्रक।

सैद्धांतिक भाग

1. आइसोकोरिक प्रक्रिया।
2. इज़ोटेर्मल प्रक्रिया।
3. आइसोबैरिक प्रक्रिया।
4. एडियाबेटिक प्रक्रिया।
5. एक बंद प्रणाली में गर्मी हस्तांतरण।

व्यावहारिक भाग

1. पिस्टन के नीचे सिलेंडर में 1.25 किलो हवा होती है। लगातार दबाव में इसे 4 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने के लिए 5 kJ गर्मी की खपत होती है। गैस की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का निर्धारण करें।
2. 0.02 किग्रा कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर आयतन पर गर्म किया जाता है। 20 0 से 108 0 (c = 655 J / (kg K)) को गर्म करने के दौरान गैस की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन का निर्धारण करें।
3. पिस्टन के साथ एक थर्मली इंसुलेटेड सिलेंडर में 20 0 सी के तापमान पर 0.3 किलो वजन नाइट्रोजन होता है। नाइट्रोजन, विस्तार, 6705 जे करता है। विस्तार के बाद नाइट्रोजन की आंतरिक ऊर्जा और उसके तापमान में परिवर्तन का निर्धारण करें (सी = 745 जे / (किलोग्राम) क))।
4. गैस को गर्मी की मात्रा के साथ आपूर्ति की जाती है, जिसके परिणामस्वरूप यह 2 लीटर की मात्रा से 12 लीटर की मात्रा तक इज़ोटेर्मली फैलता है। प्रारंभिक दबाव 1.2 10 6 Pa है। गैस द्वारा किए गए कार्य को परिभाषित कीजिए।
5. 50 ग्राम वजन वाले एक गिलास फ्लास्क में, जहां 20 डिग्री सेल्सियस पर 185 ग्राम पानी था, पारा की एक निश्चित मात्रा 100 डिग्री सेल्सियस पर डाली गई थी, और फ्लास्क में पानी का तापमान 22 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ गया था। द्रव्यमान का निर्धारण करें पारा का।
6. 1.43 किलोग्राम हवा 0 0 0.5 मीटर 3 की मात्रा पर कब्जा कर लेती है। हवा को एक निश्चित मात्रा में गर्मी दी गई थी और यह 0.55 मीटर 3 की मात्रा में समद्विबाहु रूप से विस्तारित हुई थी। सही काम, अवशोषित गर्मी की मात्रा, तापमान में परिवर्तन और हवा की आंतरिक ऊर्जा का पता लगाएं।
7. पिस्टन के नीचे सिलेंडर में 1.5 किलो ऑक्सीजन है। पिस्टन स्थिर है। गैस का तापमान 80 तक बढ़ने के लिए उसे कितनी ऊष्मा दी जानी चाहिए? आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन किसके बराबर होता है? (वी = 675 जे / (किलो के) के साथ)
8. पिस्टन के नीचे सिलेंडर में 1.6 किलो ऑक्सीजन 170 सी के तापमान पर और 4 · 10 5 पा के दबाव पर होता है। गैस ने 20 J के समतापी प्रसार पर कार्य किया। गैस को कितनी ऊष्मा प्रदान की जाती है? गैस की आंतरिक ऊर्जा में क्या परिवर्तन होता है? गैस का मूल आयतन क्या था?
9. 100 0 के तापमान के साथ 0.2 किलो जल वाष्प के संघनन के दौरान कितनी गर्मी जारी की जाएगी, और जब इससे प्राप्त पानी को 20 0 तक ठंडा किया जाता है?
10. गैस सिलेंडर एक गर्मी-इन्सुलेट शेल में संलग्न है। यदि सिलेंडर का आयतन धीरे-धीरे बढ़ाया जाए तो गैस का तापमान कैसे बदलेगा? यदि 6000 J की गैस पर कार्य किया जाए तो गैस की आंतरिक ऊर्जा में क्या परिवर्तन होता है?

विषय पर पाठ की रूपरेखा:

"ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम"

अब्रामोवा तमारा इवानोव्ना, भौतिकी शिक्षक

लक्ष्य: 1. शैक्षिक- ऊष्मप्रवैगिकी का 1 नियम तैयार करना; इससे होने वाले परिणामों पर विचार करें।

2. विकासशील - मानसिक गतिविधि के तरीकों का विकास (विश्लेषण, तुलना, सामान्यीकरण), भाषण का विकास (भौतिक अवधारणाओं, शर्तों का अधिकार), छात्रों की संज्ञानात्मक रुचि का विकास।

3. शैक्षिक- एक वैज्ञानिक विश्वदृष्टि का गठन, विषय में एक स्थिर रुचि का विकास, ज्ञान के प्रति सकारात्मक दृष्टिकोण।

संगठनात्मक रूप और शिक्षण के तरीके:

• पारंपरिक - पाठ के प्रारंभिक चरण में बातचीत

• परेशान - नई चीजें सीखना शिक्षण सामग्रीसवालों के घेरे में

शिक्षा के साधन:

• इनोवेटिव - कंप्यूटर, मल्टीमीडिया प्रोजेक्टर
• मुद्रित - परीक्षण कार्य

कक्षाओं के दौरान:

1. आयोजन का समय
2. होमवर्क की समीक्षा:

• निकाय की आंतरिक ऊर्जा को किन तरीकों से बदला जा सकता है? (काम के प्रदर्शन के कारण, या आसपास के निकायों के साथ हीट एक्सचेंज के कारण)
• स्थिर दाब पर गैस का कार्य तथा गैस पर आंतरिक बलों का कार्य कैसा होता है? (ए जी = -ए एक्सट = पी ΔV)
• आटा चक्की के नीचे से गर्म होकर निकलता है। ब्रेड भी गर्म होने पर ओवन से निकाल लिया जाता है। इनमें से प्रत्येक मामले में आटे और ब्रेड की आंतरिक ऊर्जा में वृद्धि का क्या कारण है? (आटा - काम करना, रोटी - हीट एक्सचेंज के कारण)
• चिकित्सा पद्धति में, अक्सर वार्मिंग कंप्रेस, हीटिंग पैड और मालिश का उपयोग किया जाता है। इस मामले में आंतरिक ऊर्जा को बदलने के किन तरीकों का उपयोग किया जाता है? (हीट एक्सचेंज और काम का प्रदर्शन)

1. नई सामग्री की व्याख्या:

आप जानते हैं कि यांत्रिक ऊर्जा बिना किसी निशान के गायब नहीं होती है।

सीसे के टुकड़े को हथौड़े के प्रहार से गर्म किया जाता है, गर्म चाय में डूबा हुआ एक ठंडा चम्मच गर्म किया जाता है।

प्रयोगात्मक तथ्यों के अवलोकन और सामान्यीकरण के आधार पर, ऊर्जा के संरक्षण का कानून तैयार किया गया था।

प्रकृति में ऊर्जा शून्य से उत्पन्न नहीं होती है और गायब नहीं होती है: ऊर्जा की मात्रा अपरिवर्तित रहती है, यह केवल एक रूप से दूसरे रूप में जाती है।

इस कानून की खोज 19वीं सदी के मध्य में जर्मन वैज्ञानिक आर. मेयर और अंग्रेजी वैज्ञानिक डी. जूल ने की थी। कानून का सटीक निरूपण जर्मन वैज्ञानिक जी. हेल्महोल्ट्ज़ द्वारा दिया गया था।

हमने उन प्रक्रियाओं पर विचार किया जिनमें सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा या तो काम के कारण या आसपास के निकायों के साथ गर्मी के आदान-प्रदान के कारण बदल गई (स्लाइड 1)

और सामान्य स्थिति में सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा कैसे बदलती है? (स्लाइड 2)

ऊष्मप्रवैगिकी का पहला नियम सामान्य स्थिति के लिए सटीक रूप से तैयार किया गया है:

यू = औट + क्यू

एक गैस = - एक बाहरी,

क्यू = यू + एजी

परिणाम:

1. प्रणाली पृथक है (ए = ओ, क्यू = 0)

तब u = u2-u1 = 0, या u1 = u2 -किसी विलगित निकाय की आंतरिक ऊर्जा अपरिवर्तित रहती है

1. एक सतत गति मशीन बनाने की असंभवता - एक उपकरण जो बिना ईंधन खर्च किए काम करने में सक्षम है.

क्यू = Δयू + एजी, क्यू = 0,

अर = - U. ऊर्जा की आपूर्ति समाप्त होने के बाद, इंजन काम करना बंद कर देगा।

1. एंकरिंग

(नेविगेटर के साथ काम करना - आउटपुट संक्षेप में है)

समस्या का समाधान 1

उत्तर की जाँच (स्लाइड 3)

समस्या का समाधान 2

उत्तर की जाँच (स्लाइड 4)

1. निष्कर्ष (स्लाइड 5)
2. प्रतिबिंब

(किसने पाठ पसंद किया - "अंगूठे ऊपर" इशारा (स्लाइड 6) के साथ हमारे हाथ उठाएं, जो उन्हें पसंद नहीं करते - हमारे हाथों को "अंगूठे नीचे" इशारा (स्लाइड 7) के साथ उठाएं

1. होम वर्क: पी. 78, व्यायाम। 15 (2.6)

नाविक

विषय पर: "आई लॉ ऑफ थर्मोडायनामिक्स"।

ऊष्मीय परिघटनाओं तक विस्तारित ऊर्जा के संरक्षण और परिवर्तन का नियम।

आंतरिक ऊर्जा परिवर्तन:

मुसीबत:

आंतरिक ऊर्जा सामान्य रूप से कैसे बदलती है?

यू = ए एक्सट + क्यू

निष्कर्ष:

1. एक राज्य से दूसरे राज्य में सिस्टम के संक्रमण के दौरान सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन बाहरी बलों के काम के योग और सिस्टम को हस्तांतरित गर्मी की मात्रा के बराबर होता है।
2. अर = - एक विस्तार