4.Конспект к уроку «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.
Ход урока:
1. Проверка усвоения изученного материала.
1) Фронтальный опрос.
а) вывести формулу средней квадратичной скорости молекул;
б) как изменится средняя квадратичная скорость молекул ʋ̅ 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=
p = 101325 Па
T = 273К
V=
𝑚
𝑀
∙R∙T (1)
𝑚∙R∙T
𝑀∙p
(2),
ν=
𝑚
𝑀
(3),
R=8, 31 Дж (К∙моль)
V=
𝜈∙R∙T
p
(4).
V – ?
[𝑉] = [
моль ∙
Дж
∙𝐾
𝐾 ∙ моль ] = [Дж] = [ 𝐻 ∙ м ] = [м3 ]
𝐻
Па
Па
м2
V=
Ответ: 22,4 л.
1 ∙ 8,31 ∙273
101325
≈ 0,0224 (м3) ≈ 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:
S = 20 м2
h = 2,5 м
СИ
Решение:
Δm = m1 – m2 (1);
T1 = 288 К
p1 ∙ V1 =
T2 = 298 К
p2 ∙ V2 =
p1 = p2 = 100 кПа
M = 0,029 кг/моль
105 Па
R = 8,31 Дж/(К∙моль)
𝑀
𝑚2
𝑀
∙ R ∙ T1 (2); m1 =
∙ R ∙ T2 (4); m2 =
p1 ∙V1 ∙M
R∙T1
p2 ∙V2 ∙M
V1 = V2 = S ∙ h (6);
Подставим (3), (5), (6) в (1):
Δm =
Δm – ?
𝑚1
p∙S∙h∙M
[Δm] =
Δm =
1
1
−T )
(7).
Па ∙ м2 ∙ м ∙ кг/моль
Н
м2
R
∙(
T1
(5);
2
Дж/(К ∙ моль) ∙ К
105 ∙ 20 ∙ 2,5 ∙ 0,029
8,31
R∙T2
(3);
=
∙ м2 ∙ м ∙ кг
Н∙м
1
= [кг]
1
∙ (288 − 298) ≈ 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.
p1 ∙ V1
p2 ∙ V2
=
T1
T2
(уравнение Клапейрона)
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, =>
p∙V
T
= const.
Так как основных параметра три (p, V, T) то процессов тоже три:
изотермический, изобарный, изохорный.
1. Закон
2. Название
процесса
3. Постоянная
величина
(const)
4. Формула
5. Графики
Бойля - Мариотта
изотермический
Гей - Люссака
изобарный
Шарля
изохорный
T
p
V
при T = const,
при p = const,
p ∙V = const или V
= const или
p1 ∙ V1 = p2 ∙ V2
T
Зависимость p от V V1 V2
=
обратная
T1 T2
Зависимость V от T
прямая
изотерма
p
p
при V = const,
P
= const
T
p1
T1
или
p
= T2
2
Зависимость p от T
прямая
p
pV
0
p
V
0
V
0
p
p
V
изохора
pT
0
T
0
V
V
T
0
V
изобара
T
VT
0
T
0
T
0
T
3. Закрепление изученного материала.
Задача №1. На рисунке представлен замкнутый цикл в координатах pT.
Вычертить эту диаграмму в координатах pV и VT.
Дано:
p
2
1
3
0
T
Решение:
Процессы
1→2
2→3
3→1
Название
процесса
изохорный
(нагревание)
изотермический
p
V
T
Закон
↑
const
↑
Шарля
↓
↑
const
изобарный
(охлаждение)
const
↓
↓
Бойля Мариотта
Гей Люссака
V
p
2
2
1
0
1
3
3
V
0
T
Задача №2.
На рисунке представлен график двух процессов в pV координатах.
Вычертить эту диаграмму в координатах pV и VT.
Дано: p
1
3
2
T
0
Решение:
Процессы
1→2
Название
процесса
изотермический
p
V
T
Закон
↓
const
↑
изобарный
(охлаждение)
const
↓
↓
Бойля Мариотта
Гей Люссака
2→3
p
V
2
1
3
2
3
0
0
V
1
T
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.
V
0
2
1
3
T