От инд_общ к информац

Тема урока:
«Изотермический процесс. Закон
Бойля – Мариотта.»
План – таймер урока.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Проверка домашнего задания
Изучение нового материала
Экспериментальная проверка
закона Бойля – Мариотта. –
Презентация на тему:
«Научная деятельность
Р. Бойля и Э. Мариотта»
Компьютерное моделирование
изопроцесса
Решение задачи
Подведение итогов
5 минут
10 минут
10 минут
3 минуты
5 минут
10 минут
2 минуты
Проверка домашнего задания
Задача
Найти массу воздуха в объёме V=300
м3 при температуре t=200С,
молярная масса воздуха М=0,029
кг/моль.
Дано:
V=300 м3
р=105 Па
t=200C
M=0,029 кг/м3
R=8,31 Дж/моль*К
Найти m=?
Анализ и решение
По условию задачи
рассматриваем одно
состояние газа – воздуха,
которое характеризуется
уравнением Менделеева –
Клапейрона
ρV=mRT/M
Тогда mRT= ρVM => m=ρVM/RT;
[m]=Па*м3*кг/моль/(Дж/моль*К)*К=кг
m=105*300*0,029/8,31*293=357 (кг)
Ответ:m (воздуха)=357 кг
Вывод закона Бойля-Мариотта
Из уравнения Бенуа
Клапейрона
p1V1/T1=p2V2 /T2
при
Т=const,
m=const
pV=const p=const/V
математическая запись
у=с/х.
Графиком этой функции
является гипербола:
см. рис.
(1627-1691)
Роберт Бойль появился на свет 25 января 1627 года.
Он был тринадцатым ребенком из четырнадцати детей
Ричарда Бойля - первого герцога Коркского. Он
родился в Лисмор Касле, одном из ирландских поместий отца. Он получил
превосходное домашнее образование. В возрасте восьми лет стал студентом
Итонского университета. Там он проучился четыре года.После этого решил
продолжить образование в Швейцарии и Италии и пробыл там шесть лет. В Англию
Бойль вернулся в 1644 году.К концу 1645 года в лаборатории в Столбридже
начались исследования по физике, химии и агрохимии. Став ведущим английским
физиком и химиком, Бойль выступил с инициативой организации Общества наук,
которое получило название Лондонского Королевского общества. Бойль состоял
президентом этой научной организации с 1680 года. Роберт Бойль умер 30 декабря
1691 года и погребен в Вестминстерском аббатстве - месте захоронения
выдающихся людей Англии.
1. Установил, что изменение объема газа обратно
пропорционально изменению давления.
2.
Доказал, что воздух изменяется от горения в
нем
тел,
что
некоторые
металлы
увеличиваются в весе при нагревании.
3. Изобрел
оригинальную
воздушного насоса.
конструкцию
4. Опроверг существование эфира, ввел понятие
вакуума.
Мариотт Эдм - французский физик,
Родился в Дижоне, член Парижской
АН со дня её основания (1666).
Впервые описал слепое пятно в
глазу (1668), в 1676 провел опыты о
зависимости упругости воздуха от
давления
и
вторично
дал
формулировку закона, открытого и
опубликованного Р. Бойлем в 1662.
Впервые использовал этот закон для
определения высоты места по
показаниям
барометра.
Описал
многочисленные опыты о течении
жидкостей по трубам и действие
фонтанов (1686).
(1620 – 1684)
• В 1676 установил закон изменения объема данной массы газа от
давления при постоянной температуре (закон Бойля – Мариотта);
• Исследовал высоту подъема фонтанов,
•
Доказал увеличение объема воды при замерзании.
• Обнаружил в 1666 слепое пятно в глазу,
•
Исследовал цвета, в частности цветные кольца вокруг Солнца и
Луны,
Задача №1
Баллон вместимостью
V1=0,02 м3 содержащий воздух
под давлением p1=4*105 Па,
соединяют с баллоном
вместимостью V2=0,06 м3, из
которого выкачан воздух.
Определите давление р,
установившееся в сосудах.
Температура постоянна.
Дано:
V1=0,02 м3
р1=4*105 Па
V2=0,06 м3
Найти р2-?
Анализ и решение:
По условию задачи Т=const =>
процесс – изотермический.
Пояснительный рисунок
1)
Кран закрыт
2)
Кран открыт
После открытия крана воздух из 1
баллона займет весь
предоставленный объём т.е. V1+V2.
Применим закон Бойля-Мариотта.
p1V1=p2(V1+V2) отсюда искомое
давление равно p2=p1V1/V1+V2;
[p]=Па*м3/м3=Па.
р2=4*105Па*0,02м3/0,02м3+0,06м3=105 (Па)
Ответ: давление установившееся
в сосудах р2=105 Па
Задача №2
Определите глубину
озера, если объем
воздушного пузырька
удваивается при подъеме
его со дна на поверхность.
Температура пузырька не
успевает измениться при
подъеме
Дано:
ρ=1000 кг/м3
V2=2V1
g=9,8 м/с2
р2=рА=105 Па
Т1=Т2=const
Найти h-?
Анализ и решение:
Пояснительный рисунок
р2
V2
h
m=const
р1 V1
Процесс - изотермический
Запишем закон Бойля-Мариотта к процессу
всплытия пузырька.
1 p1V1=p2V2;
p1= ρgh+p2; V2=2V1
Тогда подставляя в уравнение 1 получим:
(ρgh+p2)V1=p22V1
ρgh+p2=2p2
ρgh=2p2-p2=p2 =>
h=p2/ρg;
[h]=H/м2/кг/м3*м/с2=м
h=105/1000*10=10(м)
Ответ: глубина озера h=10м