Практическая работа на тему: «Изопроцессы в газах»

• 1 слайд

  
  
  Практическая работа на тему: «Изопроцессы в газах»
  

• 2 слайд

  Постановка проблемы
  Трудность усвоения математических зависимостей параметров в формуле Менделеева, Клапейрона, усвоение физической характеристики процессов.
  
  

• 3 слайд

  Результаты социологического опроса
  

• 4 слайд

  
  Цель исследования
  Ввести понятие изопроцесса. Установить зависимость между двумя термодинамическими параметрами при неизменном третьем.
  
  Задачи исследования
  
  Исследование газовых законов теоретически и проверка их выполнения с помощью практической части..
  
  
  
  

• 5 слайд

  Основные понятия
  Газ является одним из существующих агрегатных состояний вещества, для которого характерна слабая связь между компонентами и большая подвижность частиц. Последние передвигатся хаотично и свободно. При их столкновения изменяется характер движения. Реальный газ считается высоко перегретым паром. Его свойства несколько отличаются от идеального компонента. В термодинамики различаются два состояния: насыщенные пары либо системы с двумя фазами; перегретые пары либо однофазовые системы.
  
  
  

• 6 слайд

  Историческая справка
  История возникновения понятия идеальный газ восходит к успехам экспериментальной физики, начало которым было положено в XVII веке.
  В 1643 г. Эванджелиста Торричелли впервые доказал, что воздух имеет вес (массу), и, совместно с В. Вивиани, провёл опыт по измерению атмосферного давления с помощью запаянной с одного конца стеклянной трубки, заполненной ртутью. Так появился на свет первый ртутный барометр.
  В 1650 г. немецкий физик Отто фон Герике изобрёл воздушный насос и провёл в 1654 году знаменитый эксперимент с магдебургскими полушариями, наглядно подтвердивший существование атмосферного давления.
  Эксперименты английского физика Роберта Бойля по уравновешиванию ртутного столба давлением сжатого воздуха привели в 1662 году к выводу газового закона, названного впоследствии законом Бойля — Мариотта, в связи с тем, что французский физик Эдм Мариотт в 1679 г. провёл аналогичное независимое исследование.
  

• 7 слайд

  Строение газа
  При достаточно высокой температуре и не слишком большом давлении молекулы вещества обладают большой энергией, и сил их взаимодействия недостаточно, чтобы удерживать их рядом. Сила гравитации также оказывается недостаточной, чтобы заметно влиять на поведение молекул. Поэтому при таких условиях молекулы могут свободно перемещаться в пространстве, заполняя весь предоставленный объем.
  Молекулы сталкиваются друг с другом и с другими телами, создавая давление газа, однако путь их свободного полета многократно превышает размеры молекул. Взаимодействия происходят лишь в короткое время столкновения. Связь давления с объемом и температурой описывается газовыми законами.
  
  

• 8 слайд

  Идеальный газ
  Идеальный газ — теоретическая модель, широко применяемая для описания свойств и поведения реальных газов при умеренных давлениях и температурах. В этой модели, во-первых, предполагается, что составляющие газ частицы не взаимодействуют друг с другом, то есть их размеры пренебрежимо малы, поэтому в объёме, занятом идеальным газом, нет взаимных неупругих столкновений частиц. Частицы идеального газа претерпевают столкновения только со стенками сосуда. Второе предположение: между частицами газа нет дальнодействующего взаимодействия, например, электростатического или гравитационного. Дополнительное условие упругих столкновений между молекулами и стенками сосуда в рамках молекулярно-кинетической теории приводит к термодинамике идеального газа.
  
  

• 9 слайд

  Уравнение состояния идеального газа
  Уравнение Клапейрона – Менделеева или уравнение состояния идеального газа устанавливает зависимость между параметрами идеального газа (давление, объем и температура). Оно используется в школьных курсах физики и химии, позволяет вычислить значения давления, объема, температуры и молярной массы (n = m/M). В современном виде это уравнение записывают: pV = nRT, где p – давление, V – объем, n – количество вещества, T – температура. Несмотря на широкое его использование, в доступной литературе по истории науки на вклад каждого из упомянутых ученых мало кто обращает внимание. Вместе с тем, разработка этого уравнения одна из интересных страниц в научной деятельности Д. И, Менделеева. Сам он, отмечая свои приоритеты, писал: «Всего более четыре предмета составили мое имя: периодический закон, исследование упругости газов, понимание растворов как ассоциации и «Основы химии». И далее: «Вот об упругости при малых давлениях еще поныне, хотя прошло 30 лет, говорят мало. Но тут я надеюсь на будущее. Поймут же, что найденное мною и обще и важно для понимания всей природы и бесконечно малого».
  
  

• 10 слайд

  Изороцесс
  Изопроце́ссы — термодинамические процессы, во время которых количество вещества и один из параметров состояния: давление, объём, температура или энтропия — остаётся неизменным. Так, неизменному давлению соответствует изобарный процесс, объёму — изохорный, температуре — изотермический, энтропии — изоэнтропийный (например, обратимый адиабатический процесс). Линии, изображающие данные процессы на какой-либо термодинамической диаграмме, называются изобара, изохора, изотерма и адиабата соответственно. Изопроцессы являются частными случаями политропного процесса.
  
  

• 11 слайд

  Изобарный Процесс
  Изоба́рный (или изобари́ческий) проце́сс (от др.-греч. ἴσος «равный» и βάρος «тяжесть, вес») — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении.
  Зависимость объёма газа от температуры при неизменном давлении была экспериментально исследована в 1802 году Жозефом Луи Гей-Люссаком. Закон Гей-Люссака: При постоянном давлении и неизменных значениях массы идеального газа и его молярной массы, отношение объёма газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным: V/T = const.
  Линия, изображающая изобарный процесс на диаграмме, называется изобарой.
  

• 12 слайд

  Изотермический процесс
  Изотерми́ческий проце́сс (от др.-греч. ἴσος «равный» и θέρμη «жар») — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре. Изотермический процесс в идеальных газах описывается законом Бойля — Мариотта:
  При постоянной температуре и неизменных значениях массы газа и его молярной массы, произведение объёма газа на его давление остаётся постоянным: PV = const.
  

• 13 слайд

  Вывод
  
  С точки зрения МКТ, газ представляет собой молекулы вещества, имеющие достаточно большую энергию, чтобы независимо двигаться на относительно больших расстояниях друг от друга. В жидкостях молекулы располагаются рядом и начинают взаимодействовать, но всё еще способны двигаться независимо. В твердых телах молекулы выстраиваются в строгую пространственную структуру и не могут двигаться относительно друг друга.
  
  

• 14 слайд

  Практическая часть проекта.
  Опыт шарик с водой проникает в банку
  
  Суть опыта: опыт показывает, как теплый воздух при охлаждении стремится уменьшиться в объеме и таким образом втягивает шарик в банку.
  Что использовалось:
  1. воздушный шарик
  2. вода
  3. стеклянная банка
  4. чайник с горячей водой
  
  

• 15 слайд

  Этапы эксперимента.
  1. Наливаем воду в воздушный шарик на столько, что бы шарик не смог проникнуть в горлышко трехлитровой банки.
  2. Кипятим в чайнике воду.
  

• 16 слайд

  3. Наливаем горячую воду в трехлитровую банку.
  
  

• 17 слайд

  4. После того, как стенки банки прогрелись выливаем воду из банки.
  5. Помещаем шарик с водой на горлышко банки.
  
  

• 18 слайд

  6. Наблюдаем, как шарик сам проникнет в банку.
  
  

• 19 слайд

  Итог: теплый воздух при охлаждении стремится уменьшиться в объеме и таким образом втягивает шарик в банку.