14.12.2023. Тема: Білки, жири, вуглеводи - основні складові живих організмів.

https://www.facebook.com/watch/?v=504932620845046

 14.12.2023. Тема: Термодинаміка живих систем

Термодинаміка є розділом фізики, в якому вивчають енергію , її передачу з одного місця в інше і перетворення з однієї форми в іншу. Термодинаміка заснована на найбільш загальні принципи, які є універсальними і базуються на дослідних даних багатьох наук.

Одним з основних специфічних властивостей живих істот є їх здатність перетворювати і зберігати енергію в різних формах. Всі біологічні об'єкти для підтримки життя вимагають надходження енергії. Всі біологічні процеси пов'язані з передачею енергії. Рослини здатні отримувану ними енергію сонця накопичувати в процесі фотосинтезу у формі енергії хімічних зв'язків органічних речовин. Тварини використовують енергію хімічних зв'язків органічних речовин , одержуваних з їжею. Всі процеси перетворення енергії в рослинах і тварин відбуваються в межах обмежень термодинамічних принципів. Основні принципи термодинаміки універсальні для живої і неживої природи. Термодинаміка використовує поняття системи . Будь - яка сукупність досліджуваних об'єктів може бути названа термодинамічною системою. Прикладами систем можуть служити клітина, серце, організм, біосфера тощо.

Існує три види термодинамічних систем в залежності від їх взаємодії з навколишнім середовищем:

Ізольовані системи не обмінюються із зовнішнім середовищем ні енергією , ні речовиною . Таких систем в реальних умовах не існує , але поняття ізольованої системи використРазмещено на http://www.allbest.ru/

овують для розуміння головних термодинамічних принципів.

Закриті системи обмінюються з середовищем енергією , але не речовиною. Прикладом такої системи може служити закритий термос з налитим в нього чаєм.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Відкриті системи обмінюються із зовнішнім середовищем як енергією , так і речовиною . Всі живі істоти відносяться до відкритих термодинамічних систем.Размещено на http://www.allbest.ru/

Класична термодинаміка не розглядає поведінку окремих атомів і молекул , а прагне описати стан термодинамічних систем за допомогою макроскопічних змінних величин , які називаються параметрами стану . Такими параметрами є температура, об'єм, тиск, хімічний склад, концентрація і т.п., тобто такі фізичні величини, за допомогою яких можна описати стан конкретної термодинамічної системи в даний час.

Термодинамічна рівновага

Термодинамічна рівновага є станом системи, в якому параметри стану не змінюються в часі. Це повністю стабільний стан, в якому система може перебувати протягом необмеженого періоду часу. Якщо ізольована система виведена з рівноваги, вона прагне повернутися до цього стану мимовільно.

Наприклад, якщо в термос, заповнений гарячою водою, температура якої в кожній точці однакова, кинути шматочок льоду, то температурна рівновага порушиться і з'явиться відмінність температур в об'ємі рідини. Відомо, що передача тепла відбуватиметься з області з більш високої температури в область з більш низькою температурою, поки поступово у всьому обсязі рідини не встановиться однакова температура. Таким чином, різниця температур зникне, і рівновага відновиться.

Іншим прикладом є концентраційна рівновага. Припустимо, що в ізольованій системі існує відмінність концентрації деякої речовини. Вона викликає переміщення речовини, яка продовжується до тих пір, поки не встановиться стан рівноваги, при якому концентрація речовини в межах всієї системи буде однаковою.

Внутрішня енергія, робота і тепло

Енергія в широкому значенні - здатність системи виконувати деяку роботу . Існує механічна , електрична , хімічна енергія тощо.

Внутрішня енергія системи - сума кінетичної і потенційної енергії всіх молекул, що складають систему. Величина внутрішньої енергії газу залежить від його температури і числа атомів в молекулі газу. У одноатомних газах ( наприклад , гелії ) внутрішня енергія є дійсно сумою кінетичної енергії молекул. У поліатомних газових молекулах атоми можуть обертатися і вібрувати. Така молекула буде мати додаткової кінетичної енергії.

Енергія може накопичуватися і віддаватися системою . Вона може передаватися від однієї системи до іншої. Є дві форми передачі енергії : робота і теплота . Ці величини не є параметрами стану системи, оскільки залежать від шляху процесу, в ході якого змінюється енергія системи.

Теплота є енергією , переданої від однієї системи іншою через різницю їх температур.

14.12.2023 Тема. Холодильна машина. Лабораторна робота «Вивчення принципу дії холодильної машини»

 

Мета: вивчити принцип дії холодильника; розвивати логічне мислення, вміння аналізувати, робити висновки; розуміти значення конкретних фізичних відкриттів у повсякденному житті; виховувати вміння самостійно здобувати знання, розуміти практичну спрямованість вивченого матеріалу.

Тип уроку: урок удосконалення та контролю знань.

Я використовую свої знання

І визнаю їх важливість.

Я вкладаю своє розуміння

І почуваюсь причетним.

Китайське прислів’я

ХІД УРОКУ

I. Актуалізація опорних знань учнів

1. Навести приклади оборотних і необоротних процесів.

2. Які процеси називаються круговими або циклічними?

3. Сформулювати другий закон термодинаміки.

4. Чи не суперечить другий закон термодинаміки роботі холодильника?

 

II. Вивчення нового матеріалу

Мотивація навчальної діяльності

Звичайний домашній холодильник являє собою дивний пристрій: він передає тепло від менш нагрітого тіла (холодних продуктів у камері) більш нагрітому (повітря в кімнаті). Те, що холодильник охолоджує продукти, відомо всім, а от те, що він при цьому також нагріває повітря на кухні, знає далеко не кожний. Однак переконатися в цьому нескладно. Доторкніться до тонких трубок на задній стінці холодильника — вони гарячі. Нескладно помітити також, що сам по собі холодильник не працює: його треба підключити до електричної мережі.

Як працює холодильна машина, ми й з’ясуємо сьогодні на уроці, виконавши лабораторну роботу.

 

Робота з науковим текстом

Розглянемо принцип дії так званого компресійного холодильника, прикладом якого може бути широко розповсюджений побутовий холодильник. Як робоче тіло у ньому використовують фреон. Фреоном заповнена система конденсатора і випарника. Компресор, який приводиться в дію електродвигуном, відкачує газоподібний фреон з випарника і нагнітає його в конденсатор. Підчас стискання фреон нагрівається. Охолодження його до кімнатної температури відбувається в конденсаторі, розташованому звичайно на задній стінці холодильної шафи.

Охолоджений до кімнатної температури за підвищеного тиску,створеного у конденсаторі за допомогою компресора, фреон переходить у рідкий стан. З конденсатора рідкий фреон через капілярну трубку надходить у випарник. Відкачування пари фреону з випарника за допомогою компресора підтримує в ньому знижений тиск.

У разі зниженого тиску у випарнику рідкий фреон кипить і випаровується навіть за температури, нижчої від 0 °С. Енергія на випаровування фреону відбирається від стінок випарника, викликаючи охолодження їх. Відкачана пара фреону надходить у кожух компресора, звідки знову іде в конденсатор і т. ін. по замкнутому колу.

 

 

Найнижча температура, якої можна дістати у випарнику (морозильній камері), визначається значенням тиску пари фреону, оскільки температура кипіння фреону, як і будь-якої іншої рідини, знижується зі зниженням тиску. У разі постійної швидкості надходження рідкого фреону з конденсатора у випарник через капілярну трубку тиск пари фреону у випарнику буде тим нижчий, чим довше працює компресор. Якщо немає потреби знижувати температуру у випарнику до гранично можливого значення, то компресор періодично зупиняється шляхом вимкнення електродвигуна, який приводить його в дію. Компресор вмикається автоматичним пристроєм, що підтримує у холодильній шафі задану температуру.

Отже, холодильник є також тепловою машиною, принцип дії якого ґрунтується на оборотності циклу теплової машини. Холодильна машина працює як тепловий насос: вона передає теплоту від холодного тіла до більш нагрітого. Це не суперечить другому закону термодинаміки, оскільки охолодження відбувається за рахунок виконання роботи.

 

 

Принцип дії холодильної машини

 

Щоб холодильну машину привести в дію, необхідно над робочим тілом виконати роботу.

Тоді нагрівнику передаватиметься більша кількість теплоти, ніж відбиратиметься в охолоджувача: |Q1| = |Q2| + A. Таким чином, температура охолоджувача Т2 ще більше знижуватиметься, а температура нагрівника Т1 підвищуватиметься.

Ефективність холодильної машини характеризується відношенням кількості теплоти Q2, відібраної у тіла, до виконаної при цьому роботи А: ε =        Q2/A. Цей коефіцієнт може бути більшим за 1. Він залежить від різниці температур нагрівника Т1 і охолоджувача Т2. У реальних холодильників коефіцієнт ε > 3.

 

III. Закріплення вивченого матеріалу

✵ Використовуючи план вивчення фізичного пристрою, з’ясувати будову та принцип дії холодильної установки.

✵ Дати відповіді на контрольні питання:

1. За яким принципом працює холодильна машина? У чому її відмінність від теплової машини?

2. Які гази використовують як робоче тіло холодильників?

3. Зобразити схематично принцип роботи холодильника.

4. Внаслідок чого охолоджується випарник?

5. Як визначається ефективність холодильної машини?

6. У спекотний літній день домогосподарка відкрила дверцята працюючого холодильника, щоб охолодити повітря в кімнаті. Чи змогла вона досягти бажаного результату? Чому?

 

IV. Підсумки уроку

«Мікрофон». Учні продовжують речення:

На уроці я:

— дізнався...

— зрозумів...

— навчився...

 14.12.2023. ХОЛОДИЛЬНІ МАШИНИ

Перші холодильні машини з'явилися в середині XIX ст. Одна з найстаріших холодильних машин — абсорбційна. Її винахід і конструктивне оформлення пов'язано з іменами Дж. Леслі (Великобританія, 1810), Ф. Карре (Франція, 1850) і Ф. Віндхауза (Німеччина, 1878). Перша парокомпресійна машина, яка працювала на ефірі, побудована Дж. Перкінс (Велика Британія, 1834). Пізніше були створені аналогічні машини з використанням як холодоагенту метилового ефіру і сірчистого ангідриду. У 1874 К. Лінде (Німеччина) побудував аміачну парокомпресійну холодильну машину, яка поклала початок холодильного машинобудування.

 Холодильна машина — пристрій, що служить для відводу теплоти від охолоджуваного тіла при температурі нижчій, ніж температура навколишнього середовища.

Види компресорів:

Ротаційний компресор;

Поршневий компресор;

Лінійний компресор.

Принципи роботи компресорних холодильних агрегатів:

Першим етапом роботи є стиснення холодильного агента, який використовується в установці. Після чого відбувається підвищення його тиску і температури. Далі відбувається подача холодоагенту з компресора в конденсатор. В результаті чого холодоагент охолоджується і набуває рідко образне стан.

Далі відбувається подача холодоагенту з компресора в конденсатор. В результаті чого холодоагент охолоджується і набуває рідко образне стан. Після перетворення, рідина забирає тепло з зовнішнього середовища, нагрівається і відбувається процес випаровування.

На виході ми отримуємо газ, який направляється в холодильний компресор. Далі весь процес відбувається повторно (новий цикл). З чого випливає висновок, що компресор і компресорний агрегат в цілому - найважливіша частина холодильної установки.

Процеси, що відбуваються в холодильних машинах, є окремим випадком термодинамічних процесів, тобто таких, в яких відбувається послідовна зміна параметрів стану робочої речовини: температури, тиску, питомого обсягу, ентальпії. Холодильні машини працюють за принципом теплового насоса — віднімають теплоту від охолоджуваного тіла і з витратою енергії (механічної, теплової і т. д.)і передають її охолоджуваному середовищу (зазвичай воді або навколишньому повітрю), що має більш високу температуру, ніж охолоджуване тіло. Холодильні машини використовуються для отримання температур від 10 ° С до -150 ° С. Область нижчих температур відноситься до кріогенної техніки. Робота холодильної машини характеризується їх холодопродуктивністю.

Source: https://formula.kr.ua/animatsiyi-z-fiziki/kholodylna-mashyna-animatsiia.html

Source: https://formula.kr.ua/animatsiyi-z-fiziki/kholodylna-mashyna-animatsiia.html

 13.12.2023. Номенклатура вуглеводнів.

Насичені вуглеводні (алкани) — сполуки Карбону з Гідрогеном, у молекулах яких усі зв'язки є одинарними.

Для алканів склад будь-якого члена гомологічного ряду можна вивести із загальної формули CnH2n+2, де n — число атомів Карбону у молекулі.

Перший представник ряду насичених вуглеводнів — метан.

Його хімічна формула:  CH4;

структурна:  H−C|HH|−H;

електронна: H:CH....H:H.

 

Атом Карбону у молекулах алканів перебуває у стані sp3− гібридизації. Молекула метану має тетраедричну форму. У центрі тетраедра міститься атом Карбону, у вершинах — атоми Гідрогену. Кути між атомами є 109,5°.

 

Для органічних речовий є характерним явище ізомерії.

Ізомерія — явище існування речовин з однаковим складом молекул, але різним сполученням атомів.

Ізомери — речовини з однаковим якісним і кількісним складом молекул, але різною хімічною будовою, і різними властивостями.

Наприклад:

 

структурна формула бутану — C4H10;

 

скорочена структурна формула:

 

номальний бутан (n—бутан, нерозгалужений ланцюг): CH3−CH2−CH2−CH3;

 

ізобутан (розгалужений ланцюг): CH3−CH|CH3−CH3.

Щоб правильно називати ізомери насичених вуглеводнів, потрібно знати назви алкільних замісників. Вони утворюються шляхом заміни суфіксу —ан у назві алкану на суфікс —ил (іл):

 

CH4 — метан; −CH3 — метил;

 

C2H6 — етан; −C2H5 — етил;

 

C3H8 — пропан; −C3H7 — пропіл;

 

C4H10 — бутан; −C4H9 — бутил;

 

C5H12 — пентан; −C5H11 — пентил.

 

Складання назв насичених вуглеводнів:

Знаходимо найдовший ланцюг послідовно з'єднаних атомів Карбону з найбільшою кількістю найпростіших розгалужень. Нумеруємо атоми Карбону з того кінця, до якого найближче замісник. Місце алкільких замісників (локантів) позначають цифрами, які показують положення замісників у головному карбоновому ланцюгу. Назви замісників розташовують в алфавітному порядку. Якщо у складі вуглеводню є декілька однакових замісників, їх кількістю позначають префіксами ди—; три—; тетра—; пента—, тощо. У кінці називають вуглеводень з найдовшим карбоновим ланцюгом.

Наприклад:

 

CH36−CH25−CH4−|C2H5CH3−|CH3CH2−|CH3CH31; назва сполуки: 4—етил—2,3—диметилгесан.

Локант — цифра, яка вказує на положення замісника (подвійного або потрійного зв’язків) у молекулі.