Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Другое / Конспекты / Урок по физике по теме "Давление газа. Уравнение состояния идеального газа."
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Другое

Урок по физике по теме "Давление газа. Уравнение состояния идеального газа."

библиотека
материалов

Урок № 75

Давление газа. Уравнение состояния идеального газа.

Цели:

Установить зависимость между параметрами, определяющими состояние газа.

Ход урока

I. Организация учебной деятельности учащихся на уроке.

Сообщение темы, цели, задач урока. Стимулирование мотивации учебной деятельности при обучении.

II. Проверка знаний и умений.

Организация самостоятельной работы.

III. Изучение нового материала.

Давление газа определяется столкновением молекул газа со стенками сосуда.

В СИ за единицу давления принимают 1 Па.

Давление, при котором на площадь 1 м2 действует сила давления в 1 Н, называется Паскалем.

1мм.рт.ст. = 133 Па

1атм = 1105 Па

Одной из основных задач молекулярно-кинетической теории газа является установление количественных соотношений между макроскопическими параметрами, характеризующими состояние газа (давлением, температурой), и величинами, характеризую­щими хаотическое тепловое движение молекул газа (скоростью молекул, их кинетической энергией). Одним из таких соотноше­ний является зависимость между давлением идеального газа и средней кинетической энергией поступательного движения его молекул. Эту зависимость называют основным уравнением моле­кулярно-кинетической теории идеального газа:

hello_html_664ec2a0.gif или hello_html_359941bd.gif

где р — давление газа; n — концентрация молекул газа (число его молекул в единичном объеме): m0 — масса молекулы газа, hello_html_m663e5374.gif— средняя квадратичная скорость движения газовых молекул; hello_html_m45d6870a.gif —средняя квадратичная энергия поступатель­ного движения молекул идеального газа.

Давление идеального газа пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул и концентрации молекул.

Это давление тем больше, чем больше средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул.

Средней квадратической скоростью называют величину, рав­ную корню квадратному из среднего арифметического значения квадратов скоростей N молекул газа:

hello_html_m790fda07.gif

Средней кинетической энергией поступательного движения молекул идеального газа называют величину

hello_html_3643ca72.gif С учетом основного уравнения МКТ имеем:

hello_html_m326eca21.gif


Из этой формулы видно, что средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре.

В этой формуле k=1,3810-23 Дж/К – постоянная Больцмана.

Дhello_html_m633ca1fb.gifавление газа зависит от концентрации молекул. Эта зависимость выражается формулой:


Давление газа не зависит от его природы, а определяется только концентрацией молекул и температурой газа.

Численное значение средней квадратичной скорости получим из формулы

hello_html_m6ad7da5f.gif, т.к. hello_html_3643ca72.gif, то hello_html_46913de.gif

При одинаковых давлениях и температу­рах концентрация молекул всех газов одинакова. В частности, при нормальных условиях

n= Nл = 2,71025 м-3.

Величину Nл называют числом Лошмидта, оно равно количеству молекул идеального газа, содержащихся в 1 м3 газа при нор­мальных условиях.

Запишем зависимость давления газа от концентрации молекул и температуры

hello_html_6787f9ad.png hello_html_m2cb98095.png подставляем вместо n

hello_html_m493f5f95.pnghello_html_m7099171.png преобразуем

hello_html_1f0995da.png, hello_html_6b463576.png

hello_html_m186ee281.pngгде hello_html_m252c2c10.png hello_html_725aa616.png-универсальная газовая постоянная

hello_html_261eb6c3.png

hello_html_584b24fc.png-уравнение состояния идеального газа или уравнение Менделеева-Клапейрона.

Из данного уравнения вытекает связь между давлением, объемом и температурой идеального газа, который может находиться в двух любых состояниях.

Рассмотрим систему , находящуюся в двух состояниях, с параметрами p, V, T.

hello_html_md35fe57.png

Запишем уравнения для двух состояний.

hello_html_m22cb896e.png

hello_html_1b70c313.png поделим первое на второе

hello_html_2a87a0aa.png

hello_html_m6a1bdeac.png hello_html_def0fdf.png при hello_html_75297584.pngуравнение Клапейрона.

(Учащиеся самостоятельно делают вывод и формулируют определение).

Определение: при фиксированной массе отношение произведения давления и объема на температуру есть величина постоянная.

Учитель:

С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трех параметров – давление, объем или температура – остаются неизменными.

Определение: количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра называют газовыми законами (изопроцессамия).


IV. Решение количественных задач:

Задача №1.

Найти концентрацию молекул кислорода, если его давление 0,2 МПа, а средняя квадратичная скорость молекул равна 700 м/с.

Дано: Решение:

υhello_html_m4a0ddb7f.gif=700 м/с

M =32·10 -3 кг/моль n=р/κТ

р =0,2 МПа

n=? n=3Nа р2 М = 2,3·1025.

Ответ: 2,3·1025.

Задача №2.

Определить кинетическую энергию 105 атомов гелия при температуре 47 ºС. (6,62· 10-16 Дж)

Задача №3.

Определите температуру газу, если средняя кинетическая энергия равна 5,6 ·10-21 Дж.

(270 К)

Задача №4.

Сколько молекул содержится в 2 м3 газа при давлении 150 кПа и температуре 27 ºС.(7,2·1025 )

Задача №5.

На сколько процентов увеличивается средняя кинетическая энергия молекул газа при увеличении его температуры от 7 до 35 ºС? ( На 10%)

Задача №6.

Определить число n молекул, содержащихся в объеме V = 1 мм3 воды и массу m0 молекулы воды.

Решение:

Число молекул n, содержащихся в теле некоторой массы m:

hello_html_m4b3df0b7.png, где m - молярная масса. Так как hello_html_m9810156.png, где r - плотность воды, то: hello_html_m20ce537a.png.

Расчет в СИ: V = 10-9 м3; r = 103hello_html_m32097ed0.png; NA = 6,021023hello_html_m31c3932b.png; m = 1810-3 hello_html_m638d46ef.png; n = hello_html_356a450.pngмолекул.

m0 подсчитываем по формуле (3) hello_html_7473a01d.png; hello_html_m6d800365.png.

Задача №7.

Определить число молекул содержащихся в 10 г азота.

Решение:

hello_html_m4b3df0b7.png

Расчет в СИ:

m = 10 г = 10-2 кг; m = 2810-3hello_html_m638d46ef.png; NA = 6,021023hello_html_m31c3932b.png; hello_html_m63e94e97.pngмолекул.

Задача №8.

Вычислить среднюю квадратичную скорость движения молекул водорода при 00С.

Решение:

Среднюю квадратичную скорость рассчитаем по формуле (17): hello_html_73ef7159.png.

Расчет в СИ: R = 8,31 hello_html_m18ca0a8e.png; m = 210-3hello_html_m638d46ef.png; Т = 273 К.

hello_html_5d6c24f8.png.

Задача №9.

Чему равна средняя квадратичная скорость движения молекул воздуха при температуре 270С?

Решение:

Среднюю квадратичную скорость молекул воздуха вычислим по формуле (17).

hello_html_1c649b8.png. В Си: m = 2910-3hello_html_4d9979ab.png (для воздуха); Т = 2730К;

R = 8,31hello_html_m2306ad2d.png.

hello_html_m5edd0458.png.

Задача №10.

Вычислить среднюю энергию поступательного движения молекулы газа при 270С.

Решение:

Для расчета используем формулу (5).

hello_html_21f9a7ca.png.

В Си: К = 1,3810-23hello_html_m6ede4056.png; Т = 3000К.

hello_html_46842f7.png.

Задача №11.

Средняя квадратичная скорость молекул некоторого газа = 450 м/с. Давление газа р = 50 кПа. Найти плотность r газа при этих условиях.

Решение:

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории запишем в виде:

hello_html_1f3e36a5.png. Так как hello_html_m4e6c59f9.png(масса газа); а hello_html_4b228f2e.png(плотность газа), то hello_html_m58d0bcd2.pngили hello_html_16bc3ed9.png. Откуда hello_html_119c52a3.png.

Расчет в Си: р = 50*103 Па; = 450 м/с.

hello_html_m540b80f6.png.

V. Итог урока, домашнее задание.


Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Краткое описание документа:

Цели:

 

Установить зависимость между параметрами, определяющими состояние газа.

 

Давление газа определяется столкновением молекул газа со стенками сосуда.

В СИ за единицу давления принимают 1 Па.

Давление, при котором на площадь 1 м2 действует сила давления в 1 Н, называется Паскалем.

1мм.рт.ст. = 133 Па

1атм = 1105 Па

 

Одной из основных задач молекулярно-кинетической теории газа является установление количественных соотношений между макроскопическими параметрами, характеризующими состояние газа (давлением, температурой), и величинами, характеризую­щими хаотическое тепловое движение молекул газа (скоростью молекул, их кинетической энергией). Одним из таких соотноше­ний является зависимость между давлением идеального газа и средней кинетической энергией поступательного движения его молекул. Эту зависимость называют основным уравнением моле­кулярно-кинетической теории идеального газа. 

Автор
Дата добавления 16.03.2015
Раздел Другое
Подраздел Конспекты
Просмотров578
Номер материала 445397
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх