Температура

Разделы: Физика


Цели урока

  • дать понятие температуры как меры нагретости тел и как меру интенсивности движения молекул;
  • рассмотреть температуру как характеристику состояния теплового равновесия термодинамической системы
  • сформулировать понятие абсолютной температуры;
  • определить связь между температурными шкалами Кельвина, Цельция и Фаренгейта;
  • выдвигать гипотезы и проверять их, используя физический эксперимент, делать обобщения;
  • воспитание организованности, уверенности в себе, самостоятельности, взаимопроверки, ответственности.

ТСО: компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Организационные формы и методы обучения:

  • Традиционные – вводная беседа, беседа при формировании понятий, беседа при подведении итогов урока;
  • Инновационные - исследовательский метод, экспериментальная работа в малых группах;

Средства обучения:

  • Инновационные – виртуальная физическая лаборатория;
  • Печатные - карточки с заданиями;

План урока:

1. Организационный момент 1 мин

2. Актуализация знаний и мотивация учения - 2 мин

3. Изучение нового материала в процессе работы – 30 мин

- с презентацией;

- с компьютером;

- с учебником;

- с демонстрационным экспериментом;

4. Закрепление знаний – 4 мин;

5. Подведение итогов урока, д/з – 3 мин.

Этап урока Деятельность учителя Деятельность учеников
Организационный момент Приветствует учеников, формулирует тему цели урока Настраиваются на работу
Актуализация знаний и мотивация учения На прошлом уроке мы с вами познакомились со 2 законом термодинамики. Познакомились с понятием “энтропии”

- Что такое энтропия?

Слушают учителя

 

- энтропия является мерой беспорядка в системе

- Какую величину называют термодинамической вероятностью? - W- число микроскопических способов, которыми может быть осуществлено данное макроскопическое состояние
- Как будет изменяться энтропия одноатомного идеального газа, если он начнет расширяться без изменения внутренней энергии? - будет увеличиваться; так как энтропия системы является функцией ее состояния, то такое приращение определяется увеличением объема газа.
- В чем достоинство 2 закона термодинамики? - он показывает направление протекания тепловых процессов.
- Сформулируйте 2 закон термодинамики. - Если имеется замкнутая система, которая в данный момент находится в неравновесном состоянии, то наиболее вероятным следствием будет такое изменение ее состояния, которое сопровождается увеличением энтропии.
- Что происходит с порядком и беспорядком в этих процессах? - порядок уменьшается, беспорядок возрастает.
- приведите примеры необратимых процессов - течение времени, диффузия, человеческая жизнь и т.д.
Изучение нового материала Понятие нагретости тела связано с температурой тела. Оно вошло в науку через наши ощущения: теплого, горячего, холодного. Определить же на ощупь степень нагретости тела не всегда возможно.

Н-р: нельзя пощупать Солнце, звезды, раскаленный металл. Так что же такое температура?

Слушают учителя
Проведем опыт.

Возьмём три глубокие чашки, в одной из которых будет очень холодная вода, в другой горячая, а в третьей вода из графина, длительное время стоявшего в комнате. Подержим некоторое время одну руку в горячей воде, а другую – в холодной. После этого опустим обе руки в тарелку с водой из графина. Почувствуем, что одна и та же вода для одной руки будет теплее, чем для другой. Этот опыт показывает, что ощущение тепла может быть обманчивым, и с помощью чувств нельзя достоверно определить температуру тела.

Здесь нам на помощь приходит специальный прибор – термометр. При изменении температуры тела изменяется какое-либо его свойство, например, объём. На этом и основано действие термометра.

Желающие ученики участвует в опыте и сообщают о своих ощущениях
В конце XIX века было установлено, что температура характеризует состояние теплового равновесия макроскопической системы и интенсивность теплового движения ее частиц. При этом было доказано, что:

- при контакте тел с разной температурой энергия всегда переходит от тела с большей температурой к телу с меньшей температурой;

- все тела, находящиеся в тепловом равновесии друг с другом, имеют одинаковую температуру.

Измерять температуру люди научились задолго до того, как поняли что это такое. Первые термометры были разнообразны

- История термодинамики началась, когда в 1592 году Галилео Галилей создал первый прибор для наблюдений за изменениями температуры, назвав его термоскопом.

Позднее флорентийские ученые усовершенствовали термоскоп Галилея, добавив к нему шкалу из бусин и откачав из шарика воздух.

Термоскоп представлял собой небольшой стеклянный шарик с припаянной стеклянной трубкой. Шарик нагревали, а конец трубки опускали в воду. Когда шарик охлаждался, давление в нем уменьшалось, и вода в трубке под действием атмосферного давления поднималась на определенную высоту вверх. При потеплении уровень воды в трубки опускался вниз. Недостатком прибора было то, что по нему можно было судить только об относительной степени нагрева или охлаждения тела, так как шкалы у него еще не было.

В 17 веке воздушный термоскоп был преобразован в спиртовой флорентийским ученым Торричелли. Прибор был перевернут шариком вниз, сосуд с водой удалили, а в трубку налили спирт. Действие прибора основывалось на расширении спирта при нагревании, - теперь показания не зависели от атмосферного давления. Это был один из первых жидкостных термометров. На тот момент показания приборов еще не согласовывались друг с другом, поскольку никакой конкретной системы при градуировке шкал не учитывалось.

В 1694 году Карло Ренальдини предложил принять в качестве двух крайних точек температуру таяния льда и температуру кипения воды.

- 1709 г. – немецкий физик Фаренгейт изобрел спиртовой термометр, за нуль приняв самую низкую из известных ему температур – температуру смеси воды и льда с нашатырем. За вторую опорную точку своей шкалы он принял температуру тела своей жены. Интервал между этими точками он разделил на 100 равных частей, каждую из которых назвал градусом (10 по Фаренгейту, или 10F) До сих пор термометры со шкалой Фаренгейта используют в Америке, только спирт заменили на ртуть и верхняя опорная точка стала1210F

Еще одна шкала была предложена французским ученым Реомюром в 1730 году.

Он делал опыты со спиртовым термометром и пришел к выводу, что шкала может быть построена в соответствии с тепловым расширением спирта. Установив, что применяемый им спирт, смешанный с водой в пропорции 5:1, расширяется в отношении 1000:1080 при изменении температуры от точки замерзания до точки кипения воды, ученый предложил использовать шкалу от 0 до 80 градусов. Приняв за 0 ° температуру таяния льда, а за 80 ° температуру кипения воды при нормальном атмосферном давлении.

В 1742 году шведский ученый Андрес Цельсий предложил шкалу для ртутного термометра, в которой промежуток между крайними точками был разделен на 100 градусов. При этом сначала температура кипения воды была обозначена как 0 °, а температура таяния льда как 100 °. Однако в таком виде шкала оказалась не очень удобной, и позднее астрономом М. Штремером и ботаником К. Линнеем было принято решение поменять крайние точки местами.

М.В. Ломоносовым был предложен жидкостный термометр, имеющий шкалу со 150 делениями от точки плавления льда до точки кипения воды.

В начале 19 века английским ученым лордом Кельвином была предложена абсолютная термодинамическая шкала. Одновременно Кельвин обосновал понятие абсолютного нуля, обозначив им температуру, при которой прекращается тепловое движение молекул. По Цельсию это -273,15 °С.

Связь между температурой по Цельсию с температурой по Кельвину и по Фаренгейту

Если в 18 веке был настоящий “бум” открытий в области систем измерения температуры, то с прошлого века началась новая пора открытий в области способов измерения температуры.

Сегодня существует множество устройств, применяемых в промышленности, в быту, в научных исследованиях – термометры расширения и термометры манометрические, термоэлектрические и термометры сопротивления, а также пирометрические термометры, позволяющие измерять температуру бесконтактным способом.

Практическая работа

Определите температуру воды при помощи термометра, запишите значения температуры в градусах Кельвина и Цельсия

Слушают учителя
Самостоятельная работа. Определите цены деления термометров, и запишите их показания в градусах Цельсия и Кельвина:

Выполняют самостоятельную работу
Закрепление знаний - какую величину называют температурой? - величину, характеризующую состояние теплового равновесия макроскопической системы и интенсивность теплового движения частиц
- Как называется величина абсолютной температуры? - единица абсолютной температуры – кельвин (К).
- Как называется прибор для измерения? - термометр;
- Назовите известные вам шкалы температур, которые используются и сегодня. Чем они отличаются? - Цельсия, Кельвина, Фаренгейта. Они отличаются друг от друга выбором реперных (опорных) точек.
Подведение итогов урока, д/з На уроке мы сформулировали понятие температуры, для измерения температуры используют термометры со шкалами Цельсия, Кельвина, Фаренгейта. Они отличаются друг от друга выбором реперных (опорных) точек.

Домашнее задание

  • Параграф №29 “Температура”
  • Подготовить сообщение об одном из ученых: Цельсий, Кельвин, Фаренгейт

Спасибо за урок, сегодня вы хорошо поработали, оценки за урок......

 

 

 

 

Записывают домашнее задание

20.07.2014