Конспект урока по теме: "Газовые законы"

Конспект урока по теме: Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы

Цель урока: Сформировать у учащихся начальные понятия по теме «уравнение идеального газа» и «газовые законы».

Задачи урока:

1. Образовательные

   • Введение понятий уравнение идеального газа, идеальный газ, газовые законы

2. Развивающие

• Способствовать развитию наблюдательности при проведении экспериментов

• Способствовать развитию умения анализировать

3. Воспитательные

• Расширение физической картины мира

Тип урока: урок изучения нового материала.

Структура урока.

Этап урока

Основные методы

Время

1. Организационный момент

1 мин

2. Изучение нового материала

Рассказ, УФЭ, объяснение.

30 мин

3. Закрепление материала

Повторение, опрос.

10 мин

4. Подведение итогов. Домашнее задание.

Объяснение.

4мин

Содержание урока.

Здравствуйте, садитесь. Сегодня мы с вами поговорим об уравнении идеального газа и газовых законах.

Состояние газа данной массы m=const, характеризуется тремя параметрами:

Перечислите, пожалуйста, эти параметры?

1. p – давление

2. V – объем

3. T – температура

Сначала мы найдем связь между этими параметрами, а затем выясним для чего эта связь нужна.

На предыдущих уроках, мы рассматривали поведение идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Определили зависимость давления, от концентрации газа и температуры.

Назовите уравнение выражающую эту зависимость?

– уравнение Больцмана

На основе этой зависимости, можно получить уравнение, связывающее все три параметра.

(2)

, где (3)

Подставляем (3)→(2).

(4)

Как можно упростить это выражение?

_ универсальная газовая постоянная.

Полученное уравнение выделяем и подписываем, уравнение Менделеева – Клапейрона. В этом уравнении только одна из величин зависит от газа это молярная масса. Запишем уравнение для двух состояний

;

Переместив постоянные величины по одну сторону от знака равно, а переменные величины в другую:

Получаем уравнение Клапейрона.

Мы получили уравнение состояния идеального газа. Таким образом, можно сделать вывод, что при неизменной массе газа, для любого состояния связь этих трех параметров определяется уравнением Клапейрона.

С помощью этого уравнения можно исследовать процессы, в которых масса газа и ещё один из параметров остается неизменным. Количественную зависимость между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего называют газовыми законами.

Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами.

Изопроцесс – это идеализированный процесс, т.е модель реального процесса, в который только приблизительно отражает действительность.

Итак, первый процесс, который мы с вами рассмотрим это изотермический процесс.

Изотермический процесс – процесс изменения состояния определенной массы газа при постоянной температуре.

Этот процесс можно осуществить следующим образом. В цилиндр помещаем газ объемом V₁, при давлении p₁. Затем начнем медленно газ сжимать, так чтобы он не успевал нагреваться. В новом состоянии газ имеет объем V₂ и давление p₂.

Что произошло с давлением?

Объем уменьшился, концентрация газа увеличилась, молекулы стали чаще ударятся о стенки сосуда и поршень, давление увеличилось.

Правые части этих уравнений равны, значит можно приравнять и левые части.

Закон Бойля – Мариотта: Для газа данной массы, при постоянной температуре, произведение давления газа на его объем остается постоянным.

Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона.

Для того чтобы выяснить зависимость между двумя величинами необходимо их расположить по разные стороны от знака равно. Зависимость обратно пропорциональная, графиком является гипербола.

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным.

Изобарный процесс можно осуществить следующим образом. Пусть газ находится в цилиндре под легким поршнем. Предоставим поршню возможность свободно перемещаться под действием внешних сил и сил давления газа. Такое возможно только если атмосферное давление и вес поршня остается постоянным. При этом газ будет занимать объем V₁, при T_1. Если газ нагревать, то он будет расширятся, до объема V₂, при T₂ .

Что происходит с давлением?

При нагревании, скорость молекул растет, молекулы сильнее ударяются о стенки сосуда и поршня, поршень поднимается.

До какого момента будет подниматься поршень?

Поршень будет подниматься до тех пор, пока давление газа не станет равным атмосферному давлению.

Для газа данной массы при постоянном давлении, отношение объема к температуре постоянно – Закон Гей-Люссака. Запишем уравнение Менделеева – Клапейрона переместив все константы в одну сторону, а переменные величины в другую.

Чтобы выяснить зависимость между величинами необходимо, интересующие нас переменные расположить по разные стороны от знака равно.

Зависимость прямопропорциональная , графиком является прямая выходящая из начала координат.

Процесс изменения состояния термодинамической системы, при постоянном объеме, называют изохорным.

Изохорный процесс можно осуществить следующим образом. Пусть в цилиндре под поршнем газ находится при температуре T₁и давлении р₁ .

Что необходимо сделать, чтобы объем оставался постоянным. Поршень необходимо зафиксировать, будем нагревать газ до Т₂.

Для газа данной массы при постоянном объеме отношение давления к температуре остается постоянным – Закон Шарля.

Для того выяснить зависимость между двумя переменными, необходимо чтобы переменные эти переменные находились по разные стороны знака равно.

Зависимость прямопропорциональная, графиком такой зависимости является прямая.