Инфоурок Физика КонспектыОбобщение темы "Основы МКТ"

Обобщение темы "Основы МКТ"

Скачать материал

Повторительно-обобщающий урок по теме «Основы МКТ», 10-й класс

Цели урока:

  • Образовательные: закрепить основные положения МКТ теории  идеального газа, добиться четкого представления термодинамических параметров и их условий изменения.
  • Развивающие: продолжить формирование элементов творческого поиска, уметь  сравнивать, выявлять закономерности, обобщать, логически мыслить.
  • Воспитывающая: продолжить воспитание личностных качеств:  взаимопомощь, чувство коллективизма, ответственность, организованность;  познавательного интереса, творческой мыслительной деятельности.

Особенность урока: этот урок нацелен не только на повторение материала, но и на продолжение работы по формированию умений искать информацию, решать задачи, применять знания в разных ситуациях, делать самостоятельно сопоставления.

Содержание урока.

1. Вступительное слово учителя.

Наш урок мне хочется начать словами Д. Хевеши: «Мыслящий ум не чувствует себя счастливым, пока ему не удастся связать воедино разрозненные факты, им наблюдаемые».

Связать воедино разрозненные факты, объяснить их, получить новые, найти им применение, - вот цель любой научной теории, в том числе и МКТ, которая является одной из фундаментальных научных теорий, утверждающая древнейшую научную идею – идею о дискретности вещества. Она служит основой для объяснения многих физических, химических, биологических явлений; без неё не может обойтись ни одна из естественных наук. О значении этой теории своеобразно сказал известный американский физик Ричард Фейнман. Он задал вопрос: какое утверждение, составленное из наименьшего количества слов, содержало бы наибольшую информацию для передачи грядущим поколениям, если бы в результате какой-то мировой катастрофы все накопленные научные знания оказались уничтоженными? И сам ответил: это – атомная гипотеза: все тела (продолжите...).

Учащиеся отвечают: все тела состоят из частиц, которые находятся в непрерывном хаотическом движении и взаимодействуют друг с другом.

 В этой фразе содержится огромная информация о мире. На основании основных положений МКТ мы с вами смогли получить основное уравнение МКТ, уравнения состояния идеального газа, газовые законы; объяснить давление газа на стенки сосуда, броуновское движение, диффузию и многие другие явления.

Цель нашего урока сегодня повторить полученные знания по данной теме, обобщить их, найти им применение при решении некоторых интересных задач, увидеть, что за «сухой» теорией стоит много необычного и интересного. Для этого нужны не только ваши знания, но и ваши любознательность, наблюдательность, а главное, желание думать.

II. Актуализация знаний.

1.     Фронтальный опрос:

* Что является объектом изучения МКТ?          (идеальный газ)

* Что в МКТ называют идеальным газом?        (идеальный газ- газ, в котором взаимодействие между молекулами можно не учитывать)

*Назовите микроскопические параметры идеального газа (m,υ²,n,E) и макроскопические параметры газа

Итак, газ характеризуют его микроскопические параметры. Это индивидуальные характеристики молекул: масса молекулы, ее скорость, импульс и кинетическая энергия поступательного движения; концентрация молекул.

            Макроскопические параметры газа – величины, характеризующие газ, как физическое тело: температура, объем, давление газа.

            Одна из важнейших задач МКТ – установление связи между макроскопическими и микроскопическими параметрами газа.

 

*Для того чтобы описать состояние идеального газа используют три термодинамических параметра. Какие?            (давление, температура и объём)

*Ни один термодинамический параметр нельзя изменить, не затронув один, а то и два других параметра. Каким уравнением взаимосвязаны все три ТД параметра?                                                         (уравнение Менделеева –Клапейрона)

*

* Как создаётся давление?                                           (число ударов молекул)

* Как термодинамический параметр давление связан с микроскопическими параметрами?                                           (основное уравнение МКТ)

* С какими микроскопическими параметрами связана температура? (υ² или E)

* Как объём связан с микроскопическими параметрами? (объём обратно пропорционален концентрации)

2. Проверка знаний ранее изученных формул.

Учащимся демонстрируется слайд, на котором написаны формулы, но вместо некоторых величин стоит знак ?.  Заменить знак ? недостающими буквами.

 

Слайд                                   

 

                                                          

            

                                                     

 

 

Учащиеся дописывают формулы.

 Демонстрируется слайд  с правильно записанными формулами.

 

(Слайд

 

Формулы.

1.Зависимость внутренней энергии идеального газа от температуры.

2.Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной частицы.

3.Средняя кинетическая энергия молекул с массой m0.

4.Тепловая скорость движения молекулы.

5.Число частиц в газе.

.Ученики проверяют правильность написанного по слайду и  называют, что можно определить по той или иной формуле.

3.

 

Слайд 13

 

Уравнение состояния вещества

     Уравнение, выражающее связь между макроскопическими параметрами состояния вещества (р, V и Т), называется уравнением состояния этого вещества.

 

     В общем случае эта задача является очень сложной и до сих пор не решена. И только для идеального газа получено решение этой задачи.

 

2.Обе части уравнения разделим на Т:    -это соотношение в 1834 г. было получено французским физиком Бенуа Клапейроном. Но оно неудобно к применению, так как в него входит неизмеряемое на опыте число молекул N.

3. Вместо N в полученное выражение подставим:    N =.

4.Уравнение теперь имеет вид:      (Слайд 14)

 

5.Найдем произведение NA  и  k:

 

                                       NA. k = 6,02.1023 моль-1 . 1,38.10-23Дж/К= 8,31  Дж/ (моль. К)

 

     Мы получили универсальную газовую постоянную R.

                                        

(Слайд 15)

 

Универсальная газовая постоянная R

NA.k = R

R = 8,31 Дж/(моль.К)

 

Итак, после преобразований уравнение имеет вид:

 

Слайд 16

 

                       - уравнение Менделеева-Клапейрона

     В таком виде уравнение состояния идеального газа представил Дмитрий Иванович Менделеев в 1874 году, обобщив результаты Б.П. Клапейрона.

 

Слайд 17

 

 Дмитрий Иванович Менделеев – великий химик, физик, педагог. (1834 – 1907)

                      

Этот портрет (на слайде) написал наш земляк  И.Н.  Крамской.

Интересно знать, что наполненный водородом шар одним из первых использовал для научных целей Д.И. Менделеев. В 1887 году он поднялся на воздушном шаре для наблюдения солнечного затмения.

Уравнение Менделеева-Клапейрона справедливо для идеального газа любого химического состава. Единственной величиной, определяющей специфику газа, является молярная масса.        Из уравнения состояния идеального газа вытекает ряд важных следствий:

 

Слайд 18

 

Закон Авогадро.    1811 г.

 При одинаковых температурах  и давлениях в равных объемах любых идеальных газов содержится одинаковое число молекул.  

Доказательство.

                                                                          

 

  Закон Авогадро впервые был сформулирован в 1811 году итальянским ученым Амедео Авогадро. Долгое время это утверждение не было законом, А всего лишь гипотезой, в которую мало кто верил. И только по истечении 50 лет его гипотеза стала законом благодаря ученому Клаузиусу, который вернул имя забытого Авогадро в науку.

 

Слайд 19

 

Закон Дальтона        1801 г.

.        Давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно

сумме парциальных давлений этих газов.

pp1+…+pn

           Парциальным называют давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объем, равный объему смеси при той же температуре.

 

Английский школьный учитель Джон Дальтон, ставший замечательным физиком и химиком, членом Лондонского королевского общества, образование получил самостоятельно. А в 1801 году открыл закон парциальных давлений, носящий его имя.

.

Слайд 20

 

Объединенный газовый закон.   1824  г.

Отношение произведения давления и объема идеального газа к его абсолютной температуре, есть величина постоянная для данной массы газа.

 

     Этот закон был впервые получен в 1824 году Сади Карно – французским ученым. И этот ученый вначале не был замечен. И только Клапейрон обратил внимание на выводы Карно и представил этот закон в виде:

 

Слайд 21.

 

Уравнение Клапейрона    1834 г.                                 

 

p0,   V0 ,  T0 – параметры начального состояния газа,

                                        p,   V,   T  - параметры конечного состояния газа.

 

     Для чего нужно уравнение состояния? Не только идеальный газ, но и любая реальная система – газ, жидкость или твердое тело – характеризуется своим уравнением состояния. Но только эти уравнения намного сложнее, чем уравнение Менделеева-Клапейрона для идеального газа.    Знать уравнение состояния необходимо при исследовании тепловых явлений. Уравнение состояния позволяет определить одну из величин, характеризующих состояние, например температуру, если известны две другие величины. Это и используют в термометрах.    

     Зная уравнение состояния, можно сказать, как протекают в системе различные процессы при определенных внешних условиях, например, как будет меняться давление газа, если увеличивать его объем при неизменной температуре, и т.д. Речь уже идет о газовых законах, которые активно работают в живой природе, широко применяются в медицине,  газообмен в легких у животных и у человека происходят тоже в соответствии с газовыми законами.

 

Дополнительный материал по биографиям учёных.

1. Этот ученый первым выделил химический элемент бор, выиграв пари у своего научного соперника, знаменитого химика сэра Гэмфри Деви.  (Гей-Люссак Жозеф Луи.)

2. Этот ученый был французом.  (Гей-Люссак, Мариотт, Шарль.)

3. Он прославился своими открытиями как в физике, так и в химии.  (Гей-Люссак,  Бойль.)

4. Одна из его заслуг – полет на воздушном шаре.  (Шарль.)

5. Он получил церковное образование, был игуменом монастыря.  (Мариотт.)

6. Он писал, как можно при помощи барометра определить высоту местности.  (Мариотт.)

7. Одним из его ассистентов был Гук, впоследствии ставший знаменитым ученым.  (Бойль.)

8. Ему принадлежат термины «пипетка» и «бюретка», вошедшие в обиход.  (Гей-Люссак.)

9. С установлением закона, открытого им, связаны серьезные приоритетные вопросы, однако его экспериментальные данные по точности превосходили все другие.  (Бойль Роберт.)

1. Если температура газа остается постоянной, то выполняется закон Бойля–Мариотта: pV = const.

Рисунок 1. Изотермический процесс.

Сообщение лекторской группы “ Из жизни знаменитых людей ” материал подготовлен учащимися заранее и зачитывается как историческая сапрака.

РОБЕРТ БОЙЛЬ родился 25 января 1627 года в замке Лисмор в Ирландии. Он был седьмым сыном и тринадцатым ребенком графа сэра Ричарда Бойля.

Роберт, как и полагалось, получил сначала домашнее воспитание, а потом был направлен в Итонскую школу, которую король Генрих VI основал в 1446 году в маленьком городке Итон на правом берегу Темзы прямо напротив Виндзора. Школа предназначалась для обучения детей аристократов.

Здоровье Роберта было очень слабым, поэтому, когда ему пошел всего двенадцатый год, отец направил его с гувернером в Женеву, где он учился несколько лет, затем путешествовал и вернулся в Ирландию образованным человеком.

Унаследовав от отца значительное состояние, Роберт Бойль вначале жил в своем поместье, где занимался философией. Затем он переехал в Оксфорд и увлекся “опытными науками”. В Оксфорде у Бойля появились новые знакомые, установились связи с людьми, интересующимися наукой. Они создали нечто вроде тайного общества любителей науки, так называемую “невидимую коллегию” (впоследствии Оксфордское научное общество). В то время были популярны научные диспуты, часто весьма курьезные. Бойль диспутов не любил. Он избегал личных столкновений, уклонялся даже от чисто научной полемики, считая, что его эксперименты покажут и расскажут лучше него: Роберт Бойль был талантливым и неутомимым экспериментатором. С 1668 года Бойль жил в Лондоне, где в 1680 возглавил Лондонское Королевское общество.

Личная же его жизнь протекала тихо и была очень одинокой. Бойль никогда не был женат, он все свое время отдавал науке, отказываясь от почестей, которые пытались воздать ему современники, и не участвовал ни в каких политических интригах того бурного времени.

ЭДМ МАРИОТТ родился в г. Дижон во Франции. Он был одним из основателей Парижской Академии наук. Научные работы Мариотта относятся к механике, теплоте, оптике. В 1676 году он независимо открыл закон изменения объема данной массы газа от давления при постоянной температуре (известный как закон Бойля – Мариотта, впервые открыт в 1661 году Р. Бойлем и Р. Тоунли). Мариотт рассмотрел разнообразные случаи применения этого закона, в частности предложил расчет высоты местности по данным барометра. Экспериментально подтвердил формулу Торричелли о скорости истечения жидкости, исследовал высоту подъема фонтанов, составил таблицы зависимости высоты подъема воды от диаметра отверстия. Изучал столкновение упругих тел, колебания маятника. В “Трактате об ударе или соударении тел” (1978) обобщил исследования в этой области. Доказал увеличение объема воды при замерзании. Обнаружил в 1666 году слепое пятно в глазу, исследовал цвета, в частности цветные кольца вокруг Солнца и Луны, изучал радугу, дифракцию света, лучистую теплоту, показал отличие между тепловыми и световыми лучами.

2. Если постоянным остается давление, то выполняется закон Гей-Люссака: V/Т = const.

Рисунок 2.  Изобарный процесс.

ЖОЗЕФ ЛУИ ГЕЙ-ЛЮССАК родился во французском городе Сен-Леонаре в 1778 году. Окончил Политехническую школу в Париже, где затем работал с 1802 года (с 1809 – профессор химии). Одновременно в 1808–32 годах Гей-Люссак – профессор физики Парижского университета. С 1832 года он работал профессором химии Парижского ботанического сада.

В 1804 году Гей-Люссак дважды летал на воздушном шаре на высоту свыше 7 км. Во время полетов он выполнил ряд исследований, в том числе изучал температуру и влажность воздуха. Он получил подтверждение того, что воздух на такой высоте имеет тот же состав, что и у поверхности Земли.

Основные работы Гей-Люссака относятся к области молекулярной физики и теплоты. В 1802 году независимо от английского ученого Дальтона он открыл один из основных газовых законов, носящий сегодня его имя, – закон расширения газов при постоянном давлении. Именно Гей-Люссак экспериментально доказал, что все газы (в отличие от жидкостей и твердых тел) при нагревании расширяются одинаково. Это открытие сыграло большую роль в становлении молекулярно-кинетической теории газов.

Гей-Люссак впервые установил понижение температуры воздуха при его расширении и повышение – при сжатии (без теплообмена), а также обнаружил независимость теплоемкости газа от его объема.

 

 

3. Наконец, если постоянен объем, то справедлив закон Шарля: p/Т = const.

img6.gif (4408 bytes)

Рисунок 3. Изохорный процесс.

ШАРЛЬ, ЖАК АЛЕКСАНДР СЕЗАР (1746–1823), французский физик и изобретатель. Родился 12 ноября 1746 в Божанси. Учился самостоятельно. В молодости переехал в Париж и поступил на должность канцелярского служащего в министерство финансов. Когда стали известны опыты Б.Франклина с молнией, Шарль повторил их с изменениями – настолько интересными, что сам Франклин приехал познакомиться с ним и похвально отозвался о его способностях. Шарль построил воздушный шар из прорезиненной ткани и первым использовал для его наполнения водород. В 1783 осуществил полет на этом шаре. Исследуя процессы расширения газов, в 1787 установил зависимость объема идеального газа от температуры. В 1802 этот закон был вновь открыт Ж.Гей-Люссаком. Шарль изобрел такие приборы, как мегаскоп и термометрический гидрометр. Умер Шарль в Париже 7 апреля 1823 году.

IV. Закрепление нового материала. (10 мин)

Закрепление нового материала проводиться в процессе обсуждения видео экспериментов.

Вопрос: Почему рыбки легко меняют глубину погружения? Обратимся эксперименту Колба наполненная водой внутри которой плавает обычная пипетка. Закроем плотно колбу крышкой и возьмем колбу в руки – пипетка погружается, уберем руки пипетка всплывает объясните действие пипетки.

   

Объяснение видео-эксперимента: когда ведущий берет мягкую бутылку в руки, он ее сдавливает. Это приводит к увеличению давления внутри бутылки и уменьшения объема пузырька воздуха в пипетке. При этом уменьшается сила Архимеда. Меняя нажим на бутылку, ведущий имеет возможность изменять эту силу и управлять глубиной погружения пипетки. Для этого принципиально важно, чтобы бутылка была герметично закрыта.

Если бы вода в бутылке была налита не до края, то для создания необходимого давления, экспериментатору, пришлось бы, сжимать бутылку, значительно деформируя ее. (Почему?)

На второй вопрос о том, проявлении каких физических законов вы видите в этом эксперименте, ответ однозначно дать трудно. Ученик может утверждать, что в этом эксперименте, как и в любом другом явлении природы, проявляются физические законы. И будет прав. Хотя, в таком ответе, мало проку. Ученик обучающийся выделять главное, должен отличит законы Паскаля и Архимеда, закон Бойля - Мариотта. Обратить внимание на большую сжимаемость газов по сравнению с жидкостями. На стремление газов полностью занимать предоставленный им объем.

По завершению высказываний по увиденному эксперименту учащиеся проходят небольшое компьютерное тестирование.

Тест

1. Какое из приведенных ниже уравнений соответствует изобарному процессу в идеальном газе? Выберите правильное утверждение.

C. р1V1 = р2V2

2. Какое из приведенных ниже уравнений соответствует изотермическому процессу в идеальном газе? Выберите правильное утверждение.

3. Какое из приведенных ниже уравнений соответствует изобарному процессу в идеальном газе? Выберите правильное утверждение.

А. V1 Т2 = V2 Т 1

В. р 1 Т2= р 2 Т1

С. р1V2 = р2V1

4. При осуществлении, какого изопроцесса увеличение абсолютной температуры идеального газа в 2 раза приводит к увеличению давления газа тоже в 2 раза? Выберите правильный ответ.

А. Изобарного.

В. Изохорного

С. Изотермического

5. При осуществлении, какого изопроцесса увеличение абсолютной температуры идеального газа  в 2 раза приводит к увеличению объема газа тоже в 2 раза? Выберите правильный ответ.

А. Изобарного.

В. Изохорного

С. Изотермического

6. При осуществлении, какого изопроцесса увеличение объема идеального газа в 2 раза приводит к уменьшению давления газа тоже в 2 раза? Выберите правильный ответ.

А. Изобарного.

В. Изохорного

С. Изотермического

 

 

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Обобщение темы "Основы МКТ""

Рабочие листы к Вашему уроку:

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 461 411 материалов в базе

Материал подходит для УМК

  • «Физика (базовый уровень)», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. / Под ред. Парфентьевой Н.А.

    «Физика (базовый уровень)», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. / Под ред. Парфентьевой Н.А.

    Тема

    § 63. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов

    Больше материалов по этой теме
Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 25.09.2023 144
    • DOCX 170 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Пустышкина Марина Геннадьевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Пустышкина Марина Геннадьевна
    Пустышкина Марина Геннадьевна
    • На сайте: 9 лет и 3 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 42944
    • Всего материалов: 38

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

бухгалтер

Бухгалтер

1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

36 ч. — 180 ч.

от 1700 руб. от 850 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 115 человек из 45 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Педагогическая деятельность по проектированию и реализации образовательного процесса в общеобразовательных организациях (предмет "Физика")

Учитель физики

300 ч. — 1200 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 38 человек из 24 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Учитель физики

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 579 человек из 76 регионов