Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы.

• 1 слайд

  
  
  Тема урока:
  
  
  «УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.
  ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ»
  

• 2 слайд

  Цель урока:
  
  научить учащихся описывать состояние газа с использованием макропараметров, определить связь между ними по уравнению Клапейрона и уравнению Менделеева-Клапейрона
  

• 3 слайд

  Опрос
  Устная проверка знаний:
  Учащиеся группы Б и В отвечают на вопросы:
  Какая физическая величина является главной характеристикой?
  Что такое массовое число?
  Что такое дефект массы?
  Назовите основные агрегатные состояния вещества. Какие изменения происходят в веществе при фазовых переходах?
  При каком условии вещество находится в газообразном состоянии? Сформулируйте условия идеальности газа.
  Учащиеся группы А исправляют и дополняют ответы.
  

• 4 слайд

  ИЗЛОЖЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
  Найти новые слова и их толкование (группа В)
  Вывести формулу, связывающую давление, объём, температуру (группа Б)
  Составить и заполнить таблицу для газовых законов (группа Б).
  Составить алгоритм решения задач по теме «Изопроцессы» (группа А).
  
  

• 5 слайд

  Зависимость давления идеального (достаточно разреженного) газа от температуры и концентрации его молекул имеет вид: p = nkT
  Попытаемся получить на основе этой зависимости уравнение, связывающее все три макроскопических параметра, характеризующие состояние идеального газа: p, V , T
  p = nkT
  n =
  N
  V
  p = kT
  N =
  NА
  m
  M
  N
  V
  m
  M
  NА
  p = kT
  1
  V
  m
  M
  NА
  pV = kT
  обе части уравнения умножим на V, получим :
  
  
  
  
  NAk = R = 6,02 х 10 231/моль х 1,38 х10 -23 Дж/К = 8,31 Дж/(моль.К)
  R = 8,31 Дж/(моль К) – универсальная газовая постоянная
  уравнение состояния идеального газа
  m
  M
  pV = RT
  

• 6 слайд

  m
  M
  pV = RT
  p1V1
  T1
  m
  M
  R
  =
  Запишем уравнение состояния
  в виде
  pV
  T
  m
  M
  R
  =
  p2V2
  T2
  m
  M
  R
  =
  Выберем газ с молярной массой М и рассмотрим два его состояния в закрытом сосуде (m = const)
  pV
  T
  m
  M
  R
  =
  p1V1
  T1
  =
  p2V2
  T2
  
  Менделеева - Клапейрона
  уравнение Клапейрона
  Уравнение
  p
  
  p1V1
  T1
  =
  p2V2
  T2
  m
  M
  pV = RT
  

• 7 слайд

  С помощью уравнения состояния можно исследовать процессы, в которых масса газа постоянна: m = const
  
  Количественные зависимости между двумя параметрами газа при неизменном значении третьего параметра называют газовыми законами.
  
  Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров: p, V, T - называют изопроцессами.
  процесс закон графики термодинамика
  m = const
  

• 8 слайд

  ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
  Процесс изменения состояния газа при постоянной
  температуре называют ИЗО ИЧЕСКИМ
  pV
  T
  = const
  при Т = const
  pV = const
  V
  р
  Пример: медленное расширение (сжатие)
  воздуха под поршнем в сосуде
  Закон Бойля – Мариотта: для газа данной массы
  произведение давления на объем постоянно,
  если температура не меняется
  p
  V
  2
  2
  1
  1/4
  1/4
  1
  1/2
  1/2
  р1V1 = р2V2
  ТЕРМ
  изотермическое
  расширение
  изотермическое
  сжатие
  

• 9 слайд

  процесс закон графики термо-
  динамика
  Т = const
  m = const
  изотерми-
  ческий
  Бойля -
  Мариотта
  V
  T
  T
  р
  T1<T2
  T2
  T1
  р
  V
  р1V1 = р2V2
  ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ
  изотермы
  ВАЖНО: из двух изотерм в координатах pV выше расположена та, на которой температура больше.
  Из графиков видно, что при фиксированном значении V р1 < р2, что возможно лишь при T1<T2
  
  
  V
  р1
  р2
  

• 10 слайд

  ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС
  Процесс изменения состояния газа при постоянном
  давлении называют ИЗОБАРНЫМ
  pV
  T
  = const
  при р = const
  V
  T
  = const
  Закон Гей-Люссака: для газа данной массы
  отношение объема к температуре постоянно,
  если давление газа не меняется
  V1
  T1
  =
  V2
  T2
  V
  Т
  Пример: расширение газа при нагревании в сосуде с подвижным
  поршнем при ратм= const
  
  V
  T
  V1
  V2
  T2
  T1
  T3
  V3
  изобарное
  нагревание
  изобарное
  охлаждение
  

• 11 слайд

  ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ
  процесс закон графики термо-
  динамика
  m = const
  р
  V
  V
  T
  T
  р
  р2
  р1
  изобары
  ВАЖНО: из двух изобар в координатах VТ выше расположена та, на которой давление меньше.
  Из графиков видно, что при фиксированном значении Т V1 < V2 , что возможно лишь при p1 > p2
  
  
  V1
  V2
  T
  p2 < p1
  изобарный
  Гей -
  Люссака
  V1
  T1
  =
  V2
  T2
  р = const
  

• 12 слайд

  ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС
  Процесс изменения состояния газа при постоянном
  объеме называют ИЗОХОРНЫМ
  pV
  T
  = const
  при V = const
  p
  T
  = const
  Закон Шарля: для газа данной массы
  отношение давления к температуре постоянно,
  если объем газа не меняется
  р1
  T1
  =
  р2
  T2
  р
  T
  р1
  р2
  T2
  T1
  T3
  р3
  Пример: нагревание газа в лампочке накаливания при ее включении V= const
  
  р Т
  изохорное
  охлаждение
  изохорное
  нагревание
  

• 13 слайд

  ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ
  m = const
  процесс закон графики термо-
  динамика
  р
  V
  T
  V
  V2
  V1
  Изохоры
  T
  V2 < V1
  р
  T
  ВАЖНО: из двух изохор в координатах pТ выше расположена та, на которой объем меньше.
  Из графиков видно, что при фиксированном значении Т
  р1 < р2 , что возможно лишь при V2 < V1 .
  
  
  p1
  p2
  V = const
  p1
  T1
  =
  p2
  T2
  изохорный
  Шарля
  

• 14 слайд

  V
  T
  V
  T
  V
  T
  V
  T
  V
  T
  V
  T
  V
  р
  V
  р
  V
  р
  V
  р
  V
  р
  V
  р
  р
  T
  р
  T
  р
  T
  р
  T
  р
  T
  р
  T
  1
  3
  2
  4
  5
  6
  7
  8
  9
  10
  11
  12
  13
  14
  15
  16
  17
  18
  Расположите номера процессов в соответствующие колонки таблицы
  :
  изохорное
  изобарное
  изотермическое
  расширение
  сжатие
  нагревание
  нагревание
  охлаждение
  охлаждение
  13, 14, 15
  3, 5, 8
  4, 6, 7
  11, 12, 18
  1, 2, 9
  10, 16, 17
  

• 15 слайд

  На рисунке показан график зависимости объема одноатомного идеального газа от температуры. Найти отношение давлений газа р2 /р1
  
  5 2
  
  
  V
  Т
  V
  р
  На рисунке представлены графики процессов, проводимых с постоянной массой идеального газа . Какой из процессов изображен на графике 1?
  
  адиабатный изотермический
  изохорный изобарный
  2
  1
  3
  4
  V
  р
  1
  2
  1
  2
  V0
  Т0
  2
  5
  5
  2
  Т2 = 4 Т1
  Т2 = ¾ Т1
  Т2 = 4/3 Т1
  Т2 = ¼ Т1
  В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Как изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 ?
  1
  0 баллов
  1 балл
  2
  3
  4
  1
  4
  3
  2
  0 баллов
  1 балл
  1 балл
  0 баллов
  1
  3
  2
  4
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  

• 16 слайд

  На рисунке показан график процесса, проведенного над 1 молем идеального газа. Найдите отношение температур Т2 /Т1.
  
  6 5 15 3
  р
  V
  5V0
  3V0
  V0
  3р0
  р0
  2р0
  Один моль разреженного газа сначала изотермически сжимали, а затем изохорно нагревали. На каком из рисунков изображен график этих процессов?
  
  1 2 3 4
  р
  V
  р
  Т
  V
  Т
  V
  Т
  1
  2
  3
  4
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  1 балл
  1 балл
  1
  4
  3
  2
  1
  4
  3
  2
  1
  2
  3
  

• 17 слайд

  На диаграмме представлена зависимость объема идеального газа постоянной массы от абсолютной температуры. Как изменяется его давление в процессе 1 – 2 – 3 ?
  на участках 1 – 2 и 2 – 3 увеличивается
  на участках 1 – 2 и 2 – 3 уменьшается
  на участке 1 – 2 уменьшается, на участке 2 – 3 не изменяется
  на участке 1 – 2 не изменяется, на участке 2 – 3 увеличивается
  V
  Т
  3
  2
  1
  В сосуде, закрытом поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показан график зависимости объема газа от его температуры.
  В каком состоянии давление газа наибольшее?
  
  А В С Д
  
  V
  Т
  А
  В
  С
  Д
  1
  4
  3
  2
  1
  4
  3
  2
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  1 балл
  1 балл
  

• 18 слайд

  Разреженный углекислый газ изобарно сжимается. Масса газа постоянна. Как надо изменить абсолютную температуру газа, чтобы уменьшить его объем в 4 раза?
  
  повысить в 16 раз повысить в 4 раза
  понизить в 16 раз понизить в 4 раза
  
  В цилиндрическом сосуде под поршнем находится идеальный газ, давление которого 4 х 105 Па и температура 300 К. Как надо изменить объем газа, не меняя его температуры, чтобы давление увеличилось до 0,8 х 106 Па?
  
  увеличить в 2 раза увеличить в 4 раза
  уменьшить в 2 раза уменьшить в 4 раза
  Давление 3 моль водорода в сосуде при температуре 300 К равно р1. Каково давление 1 моль водорода в этом сосуде при вдвое большей температуре?
  
  3/2р1 2/3 р1 1/6 р1 6р1
  1
  4
  3
  2
  1
  4
  3
  2
  1
  4
  3
  2
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  1 балл
  1 балл
  1 балл
  

• 19 слайд

  р,
  10 4 Па
  V,м3
  0,8
  60
  40
  0,2
  0,6
  20
  0,4
  На рисунке показан график изотермического расширения водорода массой 4 х10 -2 кг. Определите его массу, округлив ответ до целых
  
  300 К 332 К 600 К 900 К
  Т
  р
  2
  1
  Одноатомный идеальный газ неизменной массы находится в сосуде с поршнем. Процесс изменения состояния газа показан на диаграмме. Как изменяются в ходе процесса объем, давление и температура газа?
  Каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
  Физические величины
  
  А) объем газа
  Б) давление газа
  В) температура газа
  их изменения
  
  не изменяется
  увеличивается
  уменьшается
  
  А Б В
  1
  4
  3
  2
  0 баллов
  0 баллов
  0 баллов
  1 балл
  

• 20 слайд

  Домашнее задание
  Описать газовые законы по плану описания физического закона (В).
  Составить план описания физического закона, описать газовые законы по данному плану (Б).
  Составить и заполнить таблицу для сравнения газовых законов (А).