Урок физики в 10 Б классе по теме « Газовые законы. Изопроцессы ». - презентация

1 Урок физики в 10 Б классе по теме « Газовые законы. Изопроцессы ».

2 - установить связь между двумя термодинамическими параметрами при неизменном третьем параметре экспериментальным и теоретическим способами ; - показать графическую интерпретацию изопроцессов ; - Начать обучение учащихся решать аналитические и графические задачи, используя уравнение состояния и газовые законы.

3 Оборудование. ПК, презентация.

4 Ход урока. 1. Орг. момент. 2. Проверка знаний учащихся. 3. Изучение новой темы. 4. Закрепление. 5. Д \ з. 6. Итоги урока.

5 Проверка знаний учащихся. 1. Теоретические вопросы. 2. Тестирование по теме « Основы молекулярно – кинетической теории строения вещества.» 3. Задачи на уравнение состояния идеального газа.

6 Теоретические вопросы. 1. Что такое идеальный газ ? 2. Назовите условия, при которых газ можно считать идеальным ? 3. Что называется концентрацией ? 4. Запишите и объясните физический смысл основного уравнения молекулярно - кинетической теории. 5. Какие параметры, характеризующие газ и процессы, проходящие в нем, называются микроскопическими параметрами ( микропараметрами ). 6. Какие параметры, характеризующие газ, и процессы, проходящие в нем, называются макроскопическими параметрами ( макропараметрами )? 7. Если состояние газа не меняется, то не меняются и эти параметры. Назовите макропараметры, характеризующие газ ?

7 Правильные ответы. 1. Идеальным газом называется модель реального газа. Молекулярно- кинетическая теория рассматривает идеальный газ как множество частиц (молекул), расстояние между которыми намного превышает размеры самих частиц, находящихся в состоянии непрерывного хаотичного движения. 2. Газ, удовлетворяющий следующим условиям: Межмолекулярные взаимодействия отсутствуют. Взаимодействия молекул газа происходит только при соударениях, и являются упругими. Молекулы газа не имеют объема – материальные точки. 3. Концентрация – это число молекул в единице объема. 4. Давление идеального газа обусловлено ударами молекул о стенку сосуда, поэтому с помощью молекулярно-кинетической теории его можно выразить через концентрацию молекул, средние скорости молекул и массу одной молекулы. p=nmoυ2 - основное уравнение МКТ (уравнение Клаузиуса), устанавливает связь между микро- и макромиром. 5. Состояние идеального газа и процессы, проходящие в нем, будут определяться количеством частиц (молекул), из которых состоит газ, и их параметрами, такими как масса, диаметр, скорость, энергия и пр. (слайд 4) Такие параметры называются микроскопическими или микропараметрами. 6. Параметры, характеризующие свойства газа как целого называются макроскопическими или макропараметрами. 7. Р – давление, V – объем, T – температура.

8 Тестирование по теме « Основы молекулярно – кинетической теории строения вещества.» Правильные ответы. вопроса ответ БВГАГГБ

9 Задачи на уравнение состояния идеального газа. 1. Как измениться давление газа при уменьшении в 4 раза его объема и увеличении температуры в 1,5 раза.? 2. Оцените число молекул воздуха, находящегося в классе, при нормальном атмосферном давлении и температуре 20 о С. (V = 216 кубич. метров )

10 Верное решение. Верное решение. 1) Дано: V 1 =V; V 2 =V/4; T 1 =T; T 2 =1,5T; Найти: p 2 /p 1 -? Решение: pV=m/M R T уравнение Менделеева – Клапейрона. p 1 =m R T 1 /MV 1 - первоначальное давление при T 1. p 2 =m R T 2 /MV 2 давление газа при T 2. Найдем отношение p 2 /p 1. После подстановки, получим p 2 /p 1 =6. Ответ: увеличится в 6 раз

11 Верное решение. 2) Дано: нормальное атмосферное давление p 0 =1,013·10 5 Па; температура t=20 0 С, или Т 0 =293,15К, V= 12*6*3= 216 м 3 ; Из формул p=nkT и n = N/V получаем N= nV= pV/kT/ Подставим N= (216·101300)/(293·1,38· )= 72·10 26 штук. Ответ: N= 72·10 26 штук/

12 Новая тема. Проблемный вопрос. Как установить закономерности между макроскопическими параметрами газа одной и той же массы ? Если одновременно меняются все характеристики состояния газа. То трудно установить какие - либо закономерности. Вопрос. Как можно упростить решение данной проблемы ? Проще изучить процессы, в которых масса и один из трех макроскопических параметров остаются неизменными. Определение : Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров называются изопроцессами. Они происходят в природе и осуществляются в технике при постоянной массе, m – const.

13 Закон Бойля - Мариотта Первый газовый закон был открыт английским ученым Р. Бойлем. (1627 – 1691 г. г.) в 1662 г. Работа называлась « Новые эксперименты, касающиеся воздушной пружины ». Бойль изучал изменение давления газа в зависимости от объема при постоянной температуре. Данный процесс называется изотермическим. Первый газовый закон был открыт английским ученым Р. Бойлем. (1627 – 1691 г. г.) в 1662 г. Работа называлась « Новые эксперименты, касающиеся воздушной пружины ». Бойль изучал изменение давления газа в зависимости от объема при постоянной температуре. Данный процесс называется изотермическим. Независимо от Бойля несколько позднее французский ученый Э. Мариотт пришел к тем же выводам. Поэтому закон получил название Бойля - Мариотта. Независимо от Бойля несколько позднее французский ученый Э. Мариотт пришел к тем же выводам. Поэтому закон получил название Бойля - Мариотта. Изотермическим называется процесс, протекающий при постоянной температуре, Т - const. Изотермическим называется процесс, протекающий при постоянной температуре, Т - const. Из уравнения состояния идеального газа следует, что при постоянной температуре произведение давления газа на его объем должно оставаться постоянным, т. е. PV – const. Из уравнения состояния идеального газа следует, что при постоянной температуре произведение давления газа на его объем должно оставаться постоянным, т. е. PV – const.

14

15 Изотерма График этого уравнения в системе координат, где по оси абсцисс отложен объем V, а по оси ординат – давление Р представляет собой гиперболу и называется изотермой. График этого уравнения в системе координат, где по оси абсцисс отложен объем V, а по оси ординат – давление Р представляет собой гиперболу и называется изотермой. Если мы будем брать изотермы для разных температур, то мы получим систему или семейство изотерм, где изотермы располагаются все выше и выше по мере возрастания температур Если мы будем брать изотермы для разных температур, то мы получим систему или семейство изотерм, где изотермы располагаются все выше и выше по мере возрастания температур При одном и том же объеме V, чем выше температура, тем больше величина давления Р. При одном и том же объеме V, чем выше температура, тем больше величина давления Р. Изотермическим процессом приближенно можно считать процесс медленного сжатия воздуха или расширение газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда. Изотермическим процессом приближенно можно считать процесс медленного сжатия воздуха или расширение газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда.

16

17

18 Закон Гей - Люссака Второй газовый закон был открыт французским химиком и физиком, иностранным почетным членом Петербургской академии наук (1829) Гей - Люссаком Жозефом Луи. Он в 1802 году установил зависимость объема идеального газа от температуры. Данный процесс называется изобарным. Второй газовый закон был открыт французским химиком и физиком, иностранным почетным членом Петербургской академии наук (1829) Гей - Люссаком Жозефом Луи. Он в 1802 году установил зависимость объема идеального газа от температуры. Данный процесс называется изобарным. Закон получил название закона Гей - Люссака. Закон получил название закона Гей - Люссака. Изобарным называется процесс, протекающий при неизменном давлении, Р - const. Изобарным называется процесс, протекающий при неизменном давлении, Р - const. Из уравнения состояния идеального газа следует, что уравнение изобарного процесса имеет вид : V/ Т = const или V = const Т. Из уравнения состояния идеального газа следует, что уравнение изобарного процесса имеет вид : V/ Т = const или V = const Т.

19

20 Изобара Из уравнения видно, что график зависимости V от Т имеет вид прямой, которая называется изобара. Из уравнения видно, что график зависимости V от Т имеет вид прямой, которая называется изобара. При низких температурах эта зависимость не линейная, так как при определенной температуре газ превращается в жидкость. При низких температурах эта зависимость не линейная, так как при определенной температуре газ превращается в жидкость. Рассмотрим семейство графиков для разных давлений. При зафиксированной температуре большему значению Р соответствует меньшее значение V. Рассмотрим семейство графиков для разных давлений. При зафиксированной температуре большему значению Р соответствует меньшее значение V. Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем.

21

22

23 Закон Шарля. Третий газовый закон был открыт французским физиком Шарлем Жаком Александром Сезаром. Он в 1787 году установил зависимость давления идеального газа от температуры. Данный процесс называется изохорным. Третий газовый закон был открыт французским физиком Шарлем Жаком Александром Сезаром. Он в 1787 году установил зависимость давления идеального газа от температуры. Данный процесс называется изохорным. Закон получил название закона Шарля. Закон получил название закона Шарля. Изохорным называется процесс, протекающий при неизменном объеме, V - const. Изохорным называется процесс, протекающий при неизменном объеме, V - const. Из уравнения состояния идеального газа следует, что при постоянном объеме отношение давления газа к его температуре должно оставаться постоянным, т. е. уравнение изохорного процесса есть P деленная на Т = const или же Р равно константа умноженная на Т. Из уравнения состояния идеального газа следует, что при постоянном объеме отношение давления газа к его температуре должно оставаться постоянным, т. е. уравнение изохорного процесса есть P деленная на Т = const или же Р равно константа умноженная на Т.

24

25 Изохора. Зависимость Р от Т имеет вид прямой, которая называется изохора. Зависимость Р от Т имеет вид прямой, которая называется изохора. При низких температурах эта зависимость не линейная, так как при определенной температуре газ превращается в жидкость. При низких температурах эта зависимость не линейная, так как при определенной температуре газ превращается в жидкость. Если мы рассмотрим два графика изохоры, то заметим, что большему значению Р соответствует меньшее значение V, при фиксированной температуре. Если мы рассмотрим два графика изохоры, то заметим, что большему значению Р соответствует меньшее значение V, при фиксированной температуре. Увеличение давления газа в любой емкости или в электрической лампочке при нагревании является изохорным процессом. Увеличение давления газа в любой емкости или в электрической лампочке при нагревании является изохорным процессом.

26

27

28 Закрепление.

29 Домашнее задание. Пар.78. Построить графики изопроцессов ( см. рис.) в других координатных осях.

30