Сегодня: 29.03.2024
6+
Регистрация
Вход на сайт


Главная » Методическая копилка » Физика и астрономия » Разное


Методические рекомендации по обучению учащихся 8 класса решению задач с помощью уравнения теплового баланса

СКАЧАТЬ (8.9 Kb) 07.01.2014, 21:42
Набокова Наталья Васильевна
учитель физики, МБОУ СОШ №42 г. Белгорода
Набокова Наталья Васильевна
МБОУ СОШ №42 г. Белгорода,
учитель физики.
Материал для начинающих учителей физики.


Методические рекомендации по обучению учащихся 8 класса решению задач с помощью уравнения теплового баланса

Как показывает опыт, самыми трудными для учащихся задачами, встречающимися в теме «Тепловые явления», являются, так называемые, задачи «на тепловой баланс». В учебнике А.В.Пёрышкина «Физика 8» на стр.24 приводится пример решения задачи, в которой надо сравнить количество энергии, отданное горячей водой при остывании с количеством энергии, полученным холодной водой при нагревании. Но, во-первых, в приведённом примере допущена опечатка в решении; во-вторых, не объясняется перемена мест слагаемых t1 и t2 в скобках (вместо (t2 - t1 ) пишут: (t1 - t2 )); в-третьих, данный пример решения задачи не является чётким алгоритмом для решения аналогичных и более сложных задач, и вызывает скорее недоумение, вопросы и затруднения учащихся, сталкивающихся с проблемой решения задач данного вида.
Рассмотрим пример решения задачи «на тепловой баланс», объясняющий непонятные для учащихся моменты.
Задача1. Сколько кипятка нужно долить в сосуд, содержащий 2 кг воды при температуре 350С, чтобы температура в сосуде увеличилась до 650С?
Пояснения учителя: в основе решения данной задачи лежит закон сохранения внутренней энергии: для любой изолированной системы при любых изменениях внутри неё внутренняя энергия остаётся неизменной. Как можно применить этот закон для решения задачи? Если привести в соприкосновение два тела разной температуры ( в нашем случае, это вода при температуре 350С и кипяток ( вода при 1000С), то, во-первых, теплообмен будет протекать до тех пор, пока температуры тел не сравняются (в задаче температура станет равной 650С), и, во-вторых, первое тело будет передавать тепла ровно столько(Qотд), сколько второе тело получит(Qпол). Таким образом, из закона сохранения тепловой энергии имеем: Qотд = Qпол. Это соотношение называют уравнением теплового баланса.
А теперь запишем краткое условие, введя удобные и понятные обозначения:
mх - масса «холодной воды» (воды, взятой при 350С),
mг - масса «горячей» (кипятка при 1000С),
tх – начальная температура «холодной воды»,
tг – начальная температура «горячей воды»,
tсм – температура смеси.

Дано: Решение.

При решении задачи используем
mх = 2кг формулу:Q=Сm(t2 - t1), где Q – коли-
tх = 350С чество теплоты, полученное при нагрева-
tг = 1000С нии тела( отданное при охлаждении),
tсм = 650С m – масса вещества, t2 – конечная темпера-
С= 4200 Дж/(кг 0С) тура, t1 – начальная температура.
Но в случае данной задачи, начальная
температура «холодной воды» tх, началь-mг - ? ная температура кипятка tг.
Итак, запишем уравнение теплового
баланса:
Qотд = Qпол
Qотд = -С mг(tсм - tг) (*),
Qпол = С mх(tсм - tх) (**).
Знак «минус» в формуле для Qотд означает, что теплоту при остывании кипяток отдаёт.
Приравнивая правые части уравнений (*) и (**), имеем: -С mг(tсм - tг)= С mх(tсм - tх).
Внимание! Объяснение перестановки слагаемых tсм и tг в скобках. Из курса алгебры известно: знак «минус» перед скобками можно опустить, поменяв местами слагаемые в скобках( заметим, что одновременно можно обе части уравнения поделить на значение С, отличное от нуля). В результате получаем уравнение:
mг(tг - tсм) = mх(tсм - tх ).
Выражаем из уравнения искомую величину mг и имеем расчётную формулу:
mг= mх(tсм - tх )/(tг - tсм)
После подстановки данных и необходимых вычислений, получаем значение массы кипятка mг=1,7кг.
Ответ: mг=1,7кг.
Данная методика позволяет решать и более сложные задачи «на тепловой баланс».

Задача2. В 200г воды при 200С помещают 300г железа при 100С и 400г меди при 250С. Найти установившуюся температуру.

Дано: СИ Решение.

m в=200 г 0,2 кг Составим уравнение теплового
m ж=300 г 0,3 кг баланса:
m м=400 0,4 кг Q1 + Q2= Q3 (1), где
t в=200С Q1-количество теплоты,
t ж=100С полученное водой;
t м =250С Q2- количество теплоты,
С в= 4200 Дж/(кг 0С) полученное железом;
С ж=460 Дж/(кг 0С) Q3-количество теплоты,
С м= 400 Дж/(кг 0С) отданное медью.

t см - ?

Q1= С в m в (t см - t в)
Q2= С ж m ж (t см - t ж)
Q3= -С м m м (t см - t м)
Подставляем правые части равенств в уравнение (1),не забываем поменять местами слагаемые в скобках последнего равенства, опустив «минус».
С в m в (t см - t в) + С ж m ж (t см - t ж) = С м m м (t м - t см). Произведя алгебраические преобразования по раскрытию скобок, приведению подобных слагаемых, выражению искомой величины, имеем расчётную формулу для нахождения температуры смеси:
t см= (С в m в t в + С ж m ж t ж + С м m м t м)/ (С в m в + С ж m ж + С м m м ).
Выполняем необходимые вычисления и находим значение искомой величины: t см =190С.
Ответ: t см =190С.

Итак, можно выделить следующий алгоритм решения задач на «тепловой баланс»:

• по данным задачи составить общее уравнение теплового баланса;
• записать соответствующие равенства для каждой из величин теплоты, входящих в общее уравнение теплового баланса;
• подставить правые части записанных равенств в уравнение теплового баланса;
• поменять местами слагаемые в скобках, перед которыми стоит знак «минус»;
• выразить искомую величину из полученного уравнения.


Категория: Разное | Добавил: nnabokova
Просмотров: 4358 | Загрузок: 157 | Рейтинг: 5.0/1

Понравился материал? Оставьте свой комментарий ;)
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Каталог

Я - Учитель!


Конкурсы
X Всероссийский творческий конкурс "Цветы родного края"
XIII Всероссийский творческий конкурс "Созвездие талантов"
VIII Всероссийский творческий конкурс "Весна идёт - Весне дорогу!"
III Всероссийский творческий конкурс "8 марта - праздник весны, цветов и любви"
VIII Всероссийский творческий конкурс "Моя мама - принцесса!"
XVI Всероссийский творческий конкурс "Животные - наши друзья"
Всероссийский педагогический конкурс "Профессиональные достижения педагога"
VIII Всероссийский творческий конкурс "Здравствуй, Масленица!"


© 2012 - 2024 Международное сообщество педагогов "Я - Учитель!"

Я - Учитель!
------------------------------
О проекте
.............................................
Обратная связь
.............................................
Отзывы о сообществе
.............................................
Баннеры, награды
.............................................
Образовательные сайты
.............................................
Реклама на сайте



Яндекс.Метрика

Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-54568 от 21.06.2013г. выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (РОСКОМНАДЗОР).
Соучредители: ИП Львова Е.С., Власова Н.В.
Главный редактор: Львова Елена Сергеевна
info@pochemu4ka.ru
Тел. 89277797310
Информация на сайте обновлена: 29.03.2024

Сайт для учителей, воспитателей и педагогических работников.

Все права на материалы сайта охраняются в соответствии с законодательством РФ, в том числе законом РФ «Об авторском праве и смежных правах». Любое использование материалов с сайта запрещено без письменного разрешения администрации сайта.


Опубликовать разработку
................................................
Получить свидетельство
................................................
Создать портфолио
................................................
Создать блог
................................................

Партнеры сообщества:
---------------------------------
Конкурсы Рунета
.................................................
Детский портал "ПочемуЧка"
.................................................
Конкурсы "Любознайка"
.................................................
Мастерилкино
.................................................
ПедБлог