Выдаём удостоверения и дипломы установленного образца

Получите 5% кэшбэк!

Запишитесь на один из 793 курсов и получите 5% кэшбэк стоимости курса на карту

Выбрать курс
Инфоурок Физика СтатьиРешение одной задачи по МКТ методом наводящих вопросов

Решение одной задачи по МКТ методом наводящих вопросов

Скачать материал
библиотека
материалов

Решение одной задачи по МКТ методом наводящих вопросов



Задача. Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 800 моль, на 500 К ему сообщили количество теплоты 9,4 Мдж. Определить работу газа и приращение его внутренней энергии.

Основные содержательные блоки, усвоение которых необходимо для решения этой задачи.

Блок№1 «Газовые законы». Материал для отработки первого блока: виды изопроцессов, знать, какая величина является постоянной для данного изопроцесса.

Блок№2 - «Работа газа». Материал для отработки первого блока: формула работы газа над внешними телами = p(- ); понимание того, что по данной формуле работу можно рассчитывать только тогда, когда p = соnst.

Блок№3 – «Уравнение Менделеева-Клапейрона». Материал для отработки второго блока:

уравнение состояния идеального газа pV = νRT; понимание того, что данное уравнение связывает три основных параметра идеального газа (p, V, T).

Блок№4 – «Первый закон термодинамики». Материал для отработки третьего блока: закон сохранения и превращения энергии, распространенный на тепловые явления, который называется первым законом термодинамики, его формулу в виде Q = U + ; понимать, что количество теплоты, отданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Система наводящих вопросов для каждого блока.

- C чего начнем решение задачи ( С перевода единиц. )

Блок№1

- Какая величина не изменяется при изобарном процессе? ( р = const)

Блок№2

- Как будем определять работу газа, учитывая, что p = const? ( По формуле = p(- ))

- А можем ли мы это сделать сразу? ( Нет, так как у нас нет ни давления, ни начального и конечного объемов.)

Блок№3

- Какую формулу, содержащую эти величины, мы можем использовать? (Уравнение Менделеева-Клапейрона pV= RT)

- У нас получилась система уравнений ( = p- p и pV= νRT)

- Каким методом будем ее решать? (Методом подстановки: = νR - νR = νRT

: = 800 моль 8,31 500 К = 3324000 Дж

Блок№4

- А как будем находить приращение его внутренней энергии? В какую формулу входит изменение внутренней энергии? ( В формулу первого закона термодинамики Q = U + )

- Выразим из этой формулыU и рассчитаем его. (Q - = 9400000 Дж – 3324000 Дж = 6076000 Дж = 6,1 МДж

Для закрепления подбираем тестовые задачи и задачи повышенного уровня для каждого блока и предлагаем учащихся их решить методом наводящих вопросов.

Блок №1, тестовое задание №1 базового уровня

При 27°С объем газа равен 600 мл. Какой объем займет газ при 57°С, если давление будет оставаться постоянным?

Правильный ответ: 660 мл.

Обоснование правильного ответа:

P = const, значит процесс – изобарный, описываемый законом Гей-Люссака, согласно которому = , откуда = = 660 мл.

Задание повышенного уровня №1 с кратким ответом. С идеальным газом происходит изобарный процесс, в котором для увеличения объёма газа на 150 дм3 его температуру увеличивают в 2 раза. Масса газа постоянна. Каким был первоначальный объём газа?

Правильный ответ: 150 .

Обоснование правильного ответа:

Для изобарного процесса запишем = , но по условию = + ∆V, а = 2, поэтому

= , откуда = ∆V и равно 150 .

Блок №2, тестовое задание №2 базового уровня

Какую работу совершает газ, расширяясь изобарно при давлении 2∙105 Па от объёма V1=0,1 м3 до объёма V2=0,2 м3? 

Правильный ответ: 2∙Дж

Обоснование правильного ответа:

Работа газа при изобарном расширении рассчитывается по формуле = p(- )

= 2∙105 Па(0,2 м3 - 0,1 м3) = 2∙Дж

Задание повышенного уровня №2 с кратким ответом Идеальный газ переходит из состояния 1 в состояние 4 так, как показано на рисунке. Вычислите работу, совершаемую газом.


hello_html_42bf1cee.jpg

Правильный ответ: 2,4 кДж

Обоснование правильного ответа:


= + +

= (- );

=0, т.к. ∆V=0

=(- ); следовательно = + Подставляем значения величин и получаем результат: = 2,4 кДж.


Блок №3, тестовое задание №3 базового уровня

В резервуаре находится 20 кг азота при температуре 300 К и давлении   Па. Чему равен объём резервуара? Ответ выразите в кубических метрах с точностью до десятых.

Правильный ответ: 17,8

Обоснование правильного ответа:

Азот в резервуаре можно считать идеальным газом, который подчиняется уравнению состояния Клапейрона — Менделеева: pV= RT где M — молярная масса газа. Следовательно, объём резервуара равен V = = 17,8

Задание повышенного уровня №3 с кратким ответом:

В баллоне емкостью 110 л помещено 0,8 г водорода и 1,6 г кислорода. Определить давление смеси на стенки сосуда, если температура окружающей среды С.

Правильный ответ: 1,02∙ Па.

Обоснование правильного ответа:

Согласно закону Дальтона, давление смеси равно сумме парциальных давлений: p = + , где = , = . Тогда p = ( + ). Подставив значения физических величин, получим результат: p = 1,02∙ Па.

Блок №4, тестовое задание №4 базового уровня

В закрытом баллоне находится газ. При охлаждении его внутренняя энергия уменьшается на 500 кДж. Какое количество теплоты отдал газ?

Правильный ответ: Q = -500 кДж.

Обоснование правильного ответа:

Согласно первому закону термодинамики Q = U + . По условию V =const, следовательно = 0, а Q = U, то есть U = -500 кДж, значит количество теплоты выделяется.

Задание повышенного уровня №4 с кратким ответом:

Азот нагревается при постоянном давлении. Зная, что масса азота 280 г, количество затраченного тепла 600 Дж и удельная теплоемкость азота 745 Дж/кг К, найти повышение температуры азота.

Правильный ответ: 2,1 К.

Обоснование правильного ответа:

Согласно первому закону термодинамики Q = U + . U = cmU, работа при изобарном процессе = pV = RT. Следовательно, Q = mT(c + ), откуда

T = = 2,1 К.



  • 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.
    Пожаловаться на материал
Курс повышения квалификации
Курс профессиональной переподготовки
Учитель физики
Скачать материал
Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Скачать материал

Вам будут интересны эти курсы:

Курс повышения квалификации «Информационные технологии в деятельности учителя физики»
Курс профессиональной переподготовки «Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации»
Курс повышения квалификации «Организация научно-исследовательской работы студентов в соответствии с требованиями ФГОС»
Курс профессиональной переподготовки «Экскурсоведение: основы организации экскурсионной деятельности»
Курс повышения квалификации «Основы построения коммуникаций в организации»
Курс повышения квалификации «Организация практики студентов в соответствии с требованиями ФГОС технических направлений подготовки»
Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности экономиста-аналитика производственно-хозяйственной деятельности организации»
Курс профессиональной переподготовки «Организация деятельности по подбору и оценке персонала (рекрутинг)»
Курс профессиональной переподготовки «Организация маркетинга в туризме»
Курс повышения квалификации «Использование активных методов обучения в ВУЗе в условиях реализации ФГОС»
Курс повышения квалификации «ЕГЭ по физике: методика решения задач»
Курс повышения квалификации «Мировая экономика и международные экономические отношения»
Курс профессиональной переподготовки «Гостиничный менеджмент: организация управления текущей деятельностью»
Курс профессиональной переподготовки «Организация и управление процессом по предоставлению услуг по кредитному брокериджу»

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.