Пошук по сайту


Урок вивчення нового матеріалу. Обладнання: презентація: «Основне рівняння мкт газів. Рівняння стану газу. Газові закони»

Урок вивчення нового матеріалу. Обладнання: презентація: «Основне рівняння мкт газів. Рівняння стану газу. Газові закони»

Модель ідеального газу. Рівняння стану газу. Газові закони. 10 клас.

Мета уроку: пояснити поняття температури – як величини, що характеризує стан теплової рівноваги та є мірою середньої кінетичної енергії молекул, пояснити з точки зору МКТ основне рівняння для газів, розглянути процеси, які відбуваються у газах із зміною тільки двох параметрів коли третій залишається сталим; розвивати уяву і логічне мислення учнів ; виховувати впевненість у собі, необхідність в знаннях.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: презентація: «Основне рівняння МКТ газів. Рівняння стану газу. Газові закони»

Хід уроку.

І. Організаційний момент.

Оголошення теми і мети уроку.

ІІ. Актуалізація опорних знань.

Для пояснення властивостей речовини в газоподібному стані в фізиці введемо модель ідеального газу.

Подібно до використання в механіці ідеалізованого поняття матеріальної точки, в молекулярній фізиці використовують поняття ідеального газу як величезної сукупності матеріальних точок, які не взаємодіють одна з одною на відстані.

За умови достатньо низького тиску і високої температури реальні гази (азот, кисень та ін.) за своїми властивостями близькі до моделі ідеального газу.

Ідеальний газ - це газ, в якому молекули можна вважати матеріальними точками, а силами притягання й відштовхування між молекулами можна знехтувати. У природі такого газу не існує, але близькими за властивостями можна вважати реальні розріджені гази, тиск в яких не перевищує 200 атм і які перебувають при не дуже низькій температурі, оскільки відстань за таких умов між молекулами набагато перевищує їх розміри.

ІІІ. Пояснення нового матеріалу.

У розрідженого газу відстані між молекулами в багато разів перевищують їхні розміри, тому взаємодія між молекулами така мала, що нею можна знехтувати, і кінетична енергія молекул набагато більша за потенціальну енергію взаємодії.

Ідеальний газ – це газ, взаємодія між молекулами якого така мала, що нею можна знехтувати.

Обєм і тиск – механічні величини, які описують стан газу.

Температура характеризує внутрішній стан газу.

Температура характеризує ступінь нагрітості тіла (холодне, тепле, гаряче).

Тепловою рівновагою називають такий стан, коли всі макроскопічні параметри як завгодно довго лишаються незмінними.

Молекула ідеального газу має кінетичну енергію:

, k – стала Больцмана,

, або ; ;

Основне рівняння МКТ газів встановлює зв’язок між мікроскопічними величинами і макроскопічною величиною – тиском.

- основне рівняння МКТ газів,

оскільки - густина газу, то .

Рівняння, яке пов’язує три величини (p, V, T) називають рівнянням стану газу.

; ;





Добуток - універсальна газова стала.

Рівняння стану газу:

, або

- рівняння Клапейрона-Менделєєва.

Навчальна задача

Коли в газі, як це ми бачили у розв’язаних нами задачах, відбуваються будь-які процеси, то, як правило, змінюються всі три параметри стану газу – тиск, об’єм, температура. Природно, що найбільш простими є такі процеси, які відбуваються при зміні двох з цих параметрів, а третій залишається незмінним. Такі процеси називають ізопроцесами.

Розв’яжемо задачу:

1. У посудині, об’єм якої може змінюватися і спочатку дорівнює 1л при температурі 270С знаходиться повітря, тиск якого 105Па. Повільно, щоб не змінилася температура газу, зменшують об’єм вдвічі.

2. Потім посудину нагрівають до 570С, змінюючи об’єм її так, щоб тиск газу залишався сталим.

3. Нарешті посудину охолоджують до початкової температури при сталому об’ємі газу.

Визначити значення тиску, об’єму, температури в останньому стані газу.

Прогноз

Що необхідно з’ясувати для вирішення цієї задачі?

Ми бачимо, що газ послідовно переходить з одного стану в інший: при сталій температурі, при сталому тиску, при сталому об’ємі. Маса газу – повітря в посудині не змінюється. Отже, нам необхідно знайти усі параметри газу в кінці кожного процесу, враховуючи, що в кожному з цих процесів змінюються тільки два параметри, а третій залишається сталим.

Тому нас цікавитиме зв’язок між двома параметрами, які змінюються в кожному ізопроцесі.

Для того щоб встановити ці зв’язки між параметрами, які мають назву газових законів, мабуть треба виходити з наступного: якщо маса газу в процесі переходу його з одного стану в інший не змінюється, то незалежно від того які параметри стану газу змінюються, а які залишаються сталими, до двох станів можна записати рівняння Клапейрона:



Вивчення ізопроцесів

1. В задачі, в першій її частині, газ переходить з одного стану в інший при сталій температурі. Який зв’язок між параметрами стану газу, що змінюються?

а) Враховуючи, що один із параметрів стану – температура не змінюється, то мова йде про ізопроцес.

Перехід газу з одного стану в інший при сталій температурі називають ізотермічним процесом.

Якщо маса газу не змінюється, то для цього процесу можна записати:



– У даному процесі температура не змінюється, тобто Т1 = Т2. Який зв’язок між іншими двома параметрами стану?

()

Одержана формула виражає закон, встановлений дослідним шляхом в середині 19 століття англійським ученим Р.Бойлем і французьким фізиком Е.Маріоттом, тому цей закон має назву закону Бойля-Маріотта.

Його можна сформулювати так: добуток тиску даної маси газу на його об’єм при сталій температурі є величина стала.

Зверніть увагу на твердження "даної маси газу". Це означає, що тільки для процесу, в якому маса газу не змінюється і стала температура можна застосовувати закон Бойля-Маріотта.

Наприклад, як відповісти на запитання: "Ви надули щоки. Збільшується і об’єм і тиск повітря, а температура стала. Як це узгодити із законом Бойля-Маріотта?"

Отже, при сталій температурі, тобто при ізотермічному процесі, закон Бойля-Маріотта не виконується. І це природно, адже маса повітря збільшується.

б) Як графічно зобразити залежність між тиском і об’ємом газу в ізотермічному процесі?

Отже залежність між тиском і об’ємом обернено пропорційна, а графік цієї залежності – гіпербола.




Цю криву називають ізотермою. Кожна точка кривої визначає тиск і об’єм газу при даній температурі, тобто стан газу.

В ізотермічному процесі стан газу змінюється, відповідно на графіку точка, що визначає стан газу, рухається вздовж ізотерми.

в) А який вигляд має ізотерма, якщо маса газу та сама, а температура вище?

Запишемо рівняння Менделєєва-Клапейрона Звідси видно, що чим вище температура Т, тим більший добуток pV. Отже, ізотерма при більшій температурі для даної маси газу розміщується вище. Для даного V, р має більше значення.

У
системах координат р,Т і V,T ізотерма має вигляд:

Ізотерми на цих графіках біля осі Т зображуються пунктиром, тому що при Т близькому до абсолютного нуля будь-який газ стає або рідиною, або твердим тілом.
Таким чином, для ізотермічного процесу виконується закон Бойля-Маріотта, а на графіку цей процес зображується ізотермою

2. У другій частині задачі мова йде про процес у газі при сталому тиску. Який зв’язок між об’ємом і температурою?

а) Перехід газу з одного стану в інший при сталому тиску називається ізобарним.

– Який зв’язок між об’ємом і температурою в ізобарному процесі? Чому?



Цей закон встановлений експериментально французьким фізиком Ж.Гей-Люссаком у 1892р. і названий на честь вченого законом Гей-Люссака.

Він формулюється так: при незмінній масі газу і сталому тиску об’єм газу прямо пропорційний його абсолютній температурі.

– Перепишемо останнє рівняння так: Яка це залежність між об’ємом і температурою? (лінійна)


Як на графіку зображується лінійна залежність? (прямою лінією)

– Зобразити цей графік в координатах V, T.

– Як ви думаєте, чим відрізнятиметься графік ізобарного процесу, якщо тиск матиме більше значення? Чому?

більшому р при даній Т відповідає менше значення V, отже кут нахилу буде меншим).

З
верніть увагу на е, як зображена ізобара біля абсолютного нуля.


Зобразити ізобару в координатах р,Т і р,V.

3. У третій частині задачі мова йде про процес при сталому об’ємі. Який зв’язок між тиском і температурою у даному процесі?

а) Такий процес має назву ізохорного.

– Який зв’язок між тиском і температурою при ізохорному процесі? Чому?



– Яка залежність між тиском і температурою? (прямо пропорційна)

Ця залежність між тиском і температурою була експериментально встановлена французьким ученим Ж.Шарлем і має назву закону Шарля.

Формулюється закон так: Для даної маси газу при сталому об’ємі тиск газу прямо пропорційний його абсолютній температурі.

– Як графічно зобразити залежність ?


(На графіку цей процес зображується ізохорою)

– Зобразити дві ізохори для даної маси газу при умові, що V2 > V1. Обґрунтуйте.

( більшому V при даній Т відповідає менше значення р, отже кут нахилу буде меншим).



Зобразити ізохори в координатах V,T і р,Т.

IV. Узагальнення вивченого

– Який процес називають ізотермічним?

– Записати закон Бойля-Маріотта.

– Який процес називають ізобарним?

– Записати закон Гей-Люссака.

– Який процес називають ізохорним?

– Записати закон Шарля.

V. Розв’язок навчальної задачі (розв’язує вчитель)

Газ переходить з 1 стану в 2 стан. Процес ізотермічний.

Запишемо закон Бойля-Маріотта:



Звідси:



Отже, І стан

ІІ стан

Газ переходить з 2 стану у 3 стан. Процес ізобарний.

Запишемо закон Гей-Люссака:



Звідси:



Отже у 3 стані

Газ переходить з 3 стану у 4 стан. Процес ізохорний.

Запишемо закон Шарля





Таким чином, в останньому стані газ має такі параметри:


Домашнє завдання: вивчити конспект, §8,9,10.11 (С.У.Гончаренко) Римкевич № 477, 478, 501

№477. Яка кількість речовини міститься в газі, якщо при температурі 240 К і під тиском 200 кПа його об’єм дорівнює 40 л?

; .



№478. Який тиск стиснутого повітря, що міститься в балоні місткістю 20 л при температурі 12ºС, якщо маса цього повітря становить 2 кг?

М = 0,029кг/моль, Т = 285 К

; ;



№501. У фляжці місткістю 0,5 л є 0,3 л води. Турист п’є воду, міцно притиснувши губи до шийки так, що у фляжку не потрапляє зовнішнє повітря. Скільки води вип’є турист, якщо він може знизити тиск повітря, що залишилося у фляжці, до 80 кПа?

Процес ізотермічний: ;

- новий об’єм повітря.






поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Рівняння стану ідеального газу. Рівняння Менделєєва-Клапейрона. Розв’язування...
Величини, які визначають стан газу: тиск, температуру І об’єм; навчити учнів розв’язувати задачі з даної теми; розвивати нестандартне...

Закони Поняття ідеального газу як фізичної ідеалізації
Молекули газу можна розглядати як маленькі тверді кульки. Замість реального газу ми будемо розглядати його фізичну модель, нехтуючи...

Урок з математики, інформатики та світової літератури
Мета уроку: домогтися засвоєння учнями змісту поняття дискримінант квадратного рівняння, формули дискримінанта, формули дискримінанта,...

Урок систематизації та узагальнення знань по темі „Квадратні рівняння”
Мета: Систематизувати знання учнів по темі „Квадратні рівняння”. Усувати помилки, які допускають усні під час розв’язування вправ...

Урок повідомлення нового матеріалу. Обладнання: комп’ютерна презентація...
Тема: Поширення механічних коливань у пружному середовищі. Поперечні та поздовжні хвилі. Довжина хвилі. Звукові хвилі

Урок вивчення нового матеріалу
У чому полягає явище електризації? Поясніть це явище з погляду електронної теорії

Урок 7 Тема. Молярний об’єм газів. Обчислення об’єму газу за нормальних умов
Цілі уроку: ознайомити учнів з поняттям «молярний об’єм»; розкрити особливості використання поняття «молярний об’єм» для газоподібних...

Урок вивчення нового матеріалу
Тема. Фізика – наука про природу. Фізичні тіла та фізичні явища. Механічні, теплові, електричні, магнітні та світлові явища

Дослідження видів функціональних рівнянь І систематизація прийомів...
Розв'язування функціональних рівнянь за допомогою методу зведення функціонального рівняння до відомого рівняння та допомогою заміни...

Урок з хімії 7 клас. Тема уроку: Закон збереження маси речовин під...
Ння маси речовин у хімічних реакціях; пояснити схему хімічної реакції, її суть, сформувати поняття про хімічні рівняння, пояснити...



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

f.lekciya.com.ua
Головна сторінка