Урок по физике на тему "Газовые законы" (10 класс)

               Тема: «Газовые законы»     10 класс

Цель урока: сформировать понятие изотермического, изобарного и изохорного процессов. Познакомить учащихся с аналитическим и графическим отображением этих процессов. Обучить учеников применять газовые законы для нахождения конкретных параметров, характеризующих состояние газов.

Оборудование:   компьютер, мультимедийный проектор, экран.

Ход урока:

1. Проверка усвоения изученного материала.

            1) Фронтальный опрос.

                 а)   вывести формулу средней квадратичной скорости молекул;

                 б)  как изменится средняя квадратичная скорость молекул  при увеличении             

                       абсолютной температуры   T  в 4 раза?

                 в)  какие   молекулы   в   атмосфере   движутся   быстрее:   молекулы   азота   

                      (М = 28 кг/моль)   или  молекулы кислорода (М = 32 кг/моль)?

                 г)  что называют уравнением состояния? Вывести уравнение

                      Клапейрона – Менделеева.

            2)   Упр. 3(6). Чему равен  объем одного моля идеального газа при нормальных

                   условиях?

           Дано:                                                      Решение:

          ν = 1 моль                                                p∙V= ∙R∙T   (1)

          p = 101325 Па                         

          T = 273К                                                  V=    (2),        ν =    (3),

          R=8, 31 Дж (К∙моль)

                                                                            V=    (4).

           V  –  ?

                                                                          V = ≈ 0,0224 (м³)≈ 22,4 (л)

          Ответ: 22,4 л.

          3)    Задача  №500  (А.П. Рымкевич, сборник задач по физике, 2012г.)

В комнате площадью S = 20 м³  и  высотой  h = 2,5м  температура воздуха повысилась с T₁ = 288 K   до   T ₂= 298K.  Давление постоянно и равно p = 100 кПа.   На какую величину Δm  уменьшилась масса воздуха в комнате?

 

Дано:                                        СИ                   Решение:

S = 20 м²

h = 2,5 м                                                         Δm = m₁  – m₂   (1);

T₁ = 288 К                                                      p₁ ∙ V₁ =  ∙ R ∙ T₁   (2);   m₁ =     (3);  

T₂ = 298 К                                                      p₂ ∙ V₂ = ∙ R ∙ T₂   (4);   m₂ =     (5);  

p₁ = p₂ = 100 кПа                      10⁵ Па          V₁ = V₂  = S ∙ h  (6);

M = 0,029 кг/моль                                        Подставим (3), (5), (6) в (1):

R = 8,31 Дж/(К∙моль)                                  Δm =      (7).

 

Δm  –  ?                                                         [Δm] =  =  = [кг]

                                                                     Δm = ≈ 2 (кг)

Ответ: 2 кг.

2.  Изучение нового теоретического материала.

                                         Газовые законы.

Газовые законы – это уравнения, связывающие два состояния газа.

Если газ из состояния, характеризующего параметрами p₁,V₁,T₁, переходит в новое состояние с параметрами p₂,V₂,T₂, то говорят об изменении состояния, т.е. о протекании некоторого процесса.

Могут быть частные случаи, когда один из параметров не изменяется. Такие процессы называют «изопроцессами»  (от греч. слова  «изос»   –  равный).

Изопроцессы – это процессы, в которых масса газа и один из трех параметров его состояния остаются неизменными:   m = const,  =>    = const.

Так как основных параметра три (p, V, T) то процессов тоже три:

изотермический, изобарный, изохорный.

1. Закон	Бойля - Мариотта	Гей - Люссака	Шарля
2. Название процесса	изотермический	изобарный	изохорный
3. Постоянная величина (const)	T	p	V
4. Формула	при T = const, p V = const     или p1 V1 = p2 V2 Зависимость p от V обратная	при p = const,     или   =   Зависимость  V от T    прямая	при V = const,      или  = Зависимость p от T прямая
5. Графики p V                           p T                V T	изотерма

3.  Закрепление изученного материала.

Задача  №1.   На рисунке представлен замкнутый цикл в координатах pT.

Вычертить эту диаграмму в координатах   pV   и   VT.

Дано:

Процессы	Название процесса	p	V	T	Закон
1 → 2	изохорный (нагревание)	↑	const	↑	Шарля
2 → 3	изотермический	↓	↑	const	Бойля - Мариотта
3 → 1	изобарный (охлаждение)	const	↓	↓	Гей - Люссака

Решение:

 

Задача   №2.

На рисунке представлен график двух процессов   в   pV   координатах. Вычертить эту диаграмму  в  координатах  pV  и  VT.

Дано:

 

               0

Решение:

Процессы	Название процесса	p	V	T	Закон
1 → 2	изотермический	↓	const	↑	Бойля - Мариотта
2 → 3	изобарный (охлаждение)	const	↓	↓	Гей - Люссака

 

4.  Домашнее задание.

    § 14, упр. 3(1), упр 3(2) – на «5».

    Задача  №3.       На рисунке представлен замкнутый цикл в координатах VT.

                                Вычертить эту диаграмму в координатах   pV   и   pT.