Termodinamikaning birinchi qonuni — virtual laboratoriya

1. Maqsadli blok va nazariy asos

Maqsad: ideal gazdagi energiya almashinuvini modellashtirib, termodinamikaning birinchi qonunini tajribada tekshirish va simmetriya hamda saqlanish qonunlari haqidagi integrativ kompetentlikni rivojlantirish.

Q = ΔU + A. Bu yerda Q — gaz olgan issiqlik, ΔU — gaz ichki energiyasining o‘zgarishi, A — gazning tashqi kuchlarga qarshi bajargan ishi. Q musbat — issiqlik gazga berilgan; A musbat — gaz kengaygan. Ideal gaz uchun ΔU = nCᵥΔT; bir atomli gazda Cᵥ = 3R/2. Doimiy bosimda A = pΔV; izotermik jarayonda A = nRT ln(V₂/V₁).

Model: yopiq miqdordagi bir atomli ideal gaz, kvazistatik jarayonlar; issiqlik sig‘imlari doimiy. Izotermik holatda issiqlik rezervuari bilan energiya almashinuvi mavjud. Energiya saqlanishi izolyatsiyalangan umumiy tizimga taalluqli; alohida gazning ichki energiyasi har doim saqlanmaydi.

2. Tajriba parametrlari

Termodinamik jarayon

Modda miqdori n, mol

Boshlang‘ich temperatura T₁, K

Boshlang‘ich bosim p₁, kPa

Yakuniy temperatura T₂, K

Hajmlar nisbati V₂/V₁

2.00

Boshlash tugmasi animatsiya va hisoblashni ishga tushiradi. Parametrlar o‘zgartirilsa, tajribani qayta boshlang.

3. Protsessual-mazmuniy blok: tajriba va kuzatish

Porshenli silindrning virtual modeli

p–V diagramma

O‘lchanayotgan kattaliklar

Temperatura, K—

Bosim, kPa—

Hajm, L—

Issiqlik Q, J—

Ichki energiya ΔU, J—

Gaz bajargan ish A, J—

Energiya balansi

Boshlang‘ich parametrlarni tanlang va tajribani boshlang.

4. Eksperimental natijalar jadvali

№	Jarayon	n, mol	T₁→T₂, K	V₁→V₂, L	Q, J	ΔU, J	A, J	Q−ΔU−A, J
Natija hali kiritilmagan

Barcha sonlar modelning analitik tenglamalaridan hisoblanadi; qoldiqning juda kichik qiymati yaxlitlash bilan bog‘liq. Jadval qiymatlari animatsiya tugagandagi holat uchun olinadi.

5. Integratsiya va refleksiya

Gorizontal (fizika ichidagi) integratsiya: molekulyar-kinetik nazariya, ideal gaz tenglamasi, issiqlik va mexanik ishning energetik bog‘liqligi. Vertikal (fanlararo) integratsiya: algebra, logarifm, grafik tahlil, algoritmlash va tajriba natijalarini raqamli qayta ishlash.

Simmetriya va saqlanish qonuni: energiyaning saqlanishi fundamental tamoyildir. Noeter teoremasi doirasida vaqt bo‘yicha translatsiya simmetriyasi va energiya saqlanishi bog‘liq; ochiq energiya almashinuvi bo‘lgan gaz uchun esa balans tenglamasi qo‘llanadi.

Kompetentlik diagnostikasi

Mezonlar: motivatsion, kognitiv, integrativ-faoliyatli, kreativ-refleksiv. Har bir savol — 25 ball.