Методика решение задач по термодинамике в 8-х классах
Раздел термодинамики в 8-х классах представлен процессами нагревание, плавление, парообразование, сгорание топлива, тепловые двигатели.
При решении учащиеся испытывают определенные трудности: не могут применить закон сохранения энергии, не видят всех процессов, путают температуры. Я в своей практике использую вычерчивание графиков протекающих процессов и учу этому учащихся.
На графике учащиеся проставляют температуру и показывают стрелками, отдает тело количество теплоты или получает
Предлагаю свой порядок решения задач.
После того, как учащиеся познакомились с формулой количества теплоты при нагревании и охлаждении, научились работать с единицами измерения и быстро выражать и формулы массу, изменение температуру, удельную теплоемкость, перехожу к более сложным задачам.
1.Пример
Два тела с разной температурой приводятся в тесный контакт.(Это может быть нагретое твердое тело опущенное в жидкость, две жидкости разных температур соединяют вместе) и наступает тепловое равновесие. Из графиков видно, что одно тело отдает количество теплоты, другое получает
Q1=m1 c1 (t1 - t)
Q2=m2 c2 (t – t2)
Q1 = Q2
m1 c1 (t1 - t) = m2 c2 (t – t2)
Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач. ( Несколько позже добавляю процент потери энергии при теплообмене)
2.Пример
Твердое тело, при заданной температуре, плавится. (аналогично жидкое тело переходит в парообразное). Найти количество теплоты.
Q1=m1 c1 (t1 - t)
Q2 = m1 л
Q = Q1 + Q2
Q = m1 c1 (t1 - t) + m1 л
3.Пример
Тело отвердевает и остывает (пар конденсируется и вода остывает) Найти какое количество теплоты выделится.
Q1 = - m1 л
Q2 = m1 c1 (t – t1)
Q = Q1 + Q2
Q = -( m1 л + m1 c1 (t1 – t)
4. Пример
В сосуде с заданной массой находится жидкость при температуре. В жидкость помещается нагретое тело. Происходит теплообмен.
Q1=m1 c1 (t1 - t)
Q2=m2 c2 (t – t2)
Q3=m3 c3 (t – t2)
Q1 = Q2 + Q3
m1 c1 (t1 - t) = m2 c2 (t – t2) + m3 c3 (t – t2)
Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач. ( Несколько позже добавляю процент потери энергии при теплообмене)
5.Пример
Нагретое тело при остывании нагревает и плавит лед (Нагретым телом может быть твердое тело и жидкость)
Q1=m1 c1 (t1 – tпл)
Q2=m2 c2 (tпл – t2)
Q3 = m2 л
Q1 = Q2 + Q3
m1 c1 (t1 – tпл) = m2 c2 (tпл – t2) + m2 л
Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач. ( Для сильных ребят добавляю процент потери энергии при теплообмене)
6.Пример
Стоградусный пар, или жидкий металл при температуре плавления превращает лед при отрицательной температуре в воду при 00С.
Q1 =r m1
Q2 = m1 c1 (tпар – tпл)
Q3 = m2 c2 (tпл – t1)
Q4 = m2 л
Q1 + Q2 = Q3 + Q4
r m1 + m1 c1 (tпар – tпл) = m2 c2 (tпл – t1) + m2 л
Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач.
7.Пример
Нагретое твердое тело поставлено на лед при отрицательной температуре. В результате теплообмена образовалась вода при некоторой температуре.
Q1 = = m1 c1 (t1 – t)
Q2 = m2 c2 (tпл – t2)
Q3 = m2 л
Q4 = m2 c2 (t – tпл)
Q1 = Q2 + Q3 + Q4
m1 c1 (t1 – t) = m2 c2 (tпл – t2) + m2 л + m2 c2 (t – tпл)
Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач.
8.Пример
Лед при отрицательной температуре превращается в стоградусный пар в результате сгорания топлива.
Q = m1q
Q1 = m2 c1 (tпл – t1)
Q2 = m2 л
Q3 = m2 c2 (tпар – tпл)
Q4 = r m2
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
m1q = m2 c1 (tпл – t1) + m2 л + m2 c2 (tпар – tпл) + r m2
Из данного равенства выражаем любую величину, согласно условию задач. ( Для сильных ребят добавляю процент потери энергии при теплообмене)
Пользуясь графическим методом, я добиваюсь у восьмиклассников хороших результатов (до 75% учащихся после работы с графическим изображением процессов решают задачи высокого уровня, в том числе и с КПД.
