Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы.

Тема урока:«УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ» научить учащихся описывать состояние газа с использованием макропараметров, определить связь между ними по уравнению Клапейрона и уравнению Менделеева-Клапейрона Устная проверка знаний:Учащиеся группы Б и В отвечают на вопросы:Какая физическая величина является главной характеристикой?Что такое массовое число?Что такое дефект массы? Назовите основные агрегатные состояния вещества. Какие изменения происходят в веществе при фазовых переходах?При каком условии вещество находится в газообразном состоянии? Сформулируйте условия идеальности газа.Учащиеся группы А исправляют и дополняют ответы. Найти новые слова и их толкование (группа В)Вывести формулу, связывающую давление, объём, температуру (группа Б)Составить и заполнить таблицу для газовых законов (группа Б).Составить алгоритм решения задач по теме «Изопроцессы» (группа А). Зависимость давления идеального (достаточно разреженного) газа от температуры и концентрации его молекул имеет вид: p = nkT Попытаемся получить на основе этой зависимости уравнение, связывающее все три макроскопических параметра, характеризующие состояние идеального газа: p, V , T p = nkT n = N V p = kT N = NА m M N V m M NА p = kT 1 V m M NА pV = kT обе части уравнения умножим на V, получим : NAk = R = 6,02 х 10 231/моль х 1,38 х10 -23 Дж/К = 8,31 Дж/(моль.К) R = 8,31 Дж/(моль К) – универсальная газовая постоянная уравнение состояния идеального газа m M pV = RT m M pV = RT p1V1 T1 m M R = Запишем уравнение состояния в виде pV T m M R = p2V2 T2 m M R = Выберем газ с молярной массой М и рассмотрим два его состояния в закрытом сосуде (m = const) pV T m M R = p1V1 T1 = p2V2 T2 Менделеева - Клапейрона уравнение Клапейрона Уравнение p p1V1 T1 = p2V2 T2 m M pV = RT С помощью уравнения состояния можно исследовать процессы, в которых масса газа постоянна: m = const Количественные зависимости между двумя параметрами газа при неизменном значении третьего параметра называют газовыми законами.Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров: p, V, T - называют изопроцессами. процесс закон графики термодинамика m = const ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС Процесс изменения состояния газа при постоянной температуре называют ИЗО ИЧЕСКИМ pV T = const при Т = const pV = const V р Пример: медленное расширение (сжатие) воздуха под поршнем в сосуде Закон Бойля – Мариотта: для газа данной массы произведение давления на объем постоянно,если температура не меняется p V 2 2 1 1/4 1/4 1 1/2 1/2 р1V1 = р2V2 ТЕРМ изотермическое расширение изотермическое сжатие процесс закон графики термо- динамика Т = const m = const изотерми-ческий Бойля -Мариотта V T T р T1 p2 V1 V2 T p2 < p1 изобарный Гей -Люссака V1 T1 = V2 T2 р = const ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС Процесс изменения состояния газа при постоянном объеме называют ИЗОХОРНЫМ pV T = const при V = const p T = const Закон Шарля: для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно,если объем газа не меняется р1 T1 = р2 T2 р T р1 р2 T2 T1 T3 р3 Пример: нагревание газа в лампочке накаливания при ее включении V= const р Т изохорное охлаждение изохорное нагревание ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ m = const процесс закон графики термо- динамика р V T V V2 V1 Изохоры T V2 < V1 р T ВАЖНО: из двух изохор в координатах pТ выше расположена та, на которой объем меньше.Из графиков видно, что при фиксированном значении Т р1 < р2 , что возможно лишь при V2 < V1 . p1 p2 V = const p1 T1 = p2 T2 изохорный Шарля V T V T V T V T V T V T V р V р V р V р V р V р р T р T р T р T р T р T 1 3 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Расположите номера процессов в соответствующие колонки таблицы : изохорное изобарное изотермическое расширение сжатие нагревание нагревание охлаждение охлаждение 13, 14, 15 3, 5, 8 4, 6, 7 11, 12, 18 1, 2, 9 10, 16, 17 На рисунке показан график зависимости объема одноатомного идеального газа от температуры. Найти отношение давлений газа р2 /р1 5 2 V Т V р На рисунке представлены графики процессов, проводимых с постоянной массой идеального газа . Какой из процессов изображен на графике 1? адиабатный изотермический изохорный изобарный 2 1 3 4 V р 1 2 1 2 V0 Т0 2 5 5 2 Т2 = 4 Т1 Т2 = ѕ Т1 Т2 = 4/3 Т1 Т2 = ј Т1 В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Как изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 ? 1 0 баллов 1 балл 2 3 4 1 4 3 2 0 баллов 1 балл 1 балл 0 баллов 1 3 2 4 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов На рисунке показан график процесса, проведенного над 1 молем идеального газа. Найдите отношение температур Т2 /Т1. 6 5 15 3 р V 5V0 3V0 V0 3р0 р0 2р0 Один моль разреженного газа сначала изотермически сжимали, а затем изохорно нагревали. На каком из рисунков изображен график этих процессов? 1 2 3 4 р V р Т V Т V Т 1 2 3 4 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 балл 1 балл 1 4 3 2 1 4 3 2 1 2 3 На диаграмме представлена зависимость объема идеального газа постоянной массы от абсолютной температуры. Как изменяется его давление в процессе 1 – 2 – 3 ? на участках 1 – 2 и 2 – 3 увеличиваетсяна участках 1 – 2 и 2 – 3 уменьшаетсяна участке 1 – 2 уменьшается, на участке 2 – 3 не изменяетсяна участке 1 – 2 не изменяется, на участке 2 – 3 увеличивается V Т 3 2 1 В сосуде, закрытом поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показан график зависимости объема газа от его температуры. В каком состоянии давление газа наибольшее? А В С Д V Т А В С Д 1 4 3 2 1 4 3 2 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 балл 1 балл Разреженный углекислый газ изобарно сжимается. Масса газа постоянна. Как надо изменить абсолютную температуру газа, чтобы уменьшить его объем в 4 раза? повысить в 16 раз повысить в 4 раза понизить в 16 раз понизить в 4 раза В цилиндрическом сосуде под поршнем находится идеальный газ, давление которого 4 х 105 Па и температура 300 К. Как надо изменить объем газа, не меняя его температуры, чтобы давление увеличилось до 0,8 х 106 Па? увеличить в 2 раза увеличить в 4 раза уменьшить в 2 раза уменьшить в 4 раза Давление 3 моль водорода в сосуде при температуре 300 К равно р1. Каково давление 1 моль водорода в этом сосуде при вдвое большей температуре? 3/2р1 2/3 р1 1/6 р1 6р1 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 балл 1 балл 1 балл р, 10 4 Па V,м3 0,8 60 40 0,2 0,6 20 0,4 На рисунке показан график изотермического расширения водорода массой 4 х10 -2 кг. Определите его массу, округлив ответ до целых 300 К 332 К 600 К 900 К Т р 2 1 Одноатомный идеальный газ неизменной массы находится в сосуде с поршнем. Процесс изменения состояния газа показан на диаграмме. Как изменяются в ходе процесса объем, давление и температура газа?Каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. Физические величины А) объем газа Б) давление газа В) температура газа их изменения не изменяетсяувеличивается уменьшается А Б В 1 4 3 2 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 балл Домашнее задание Описать газовые законы по плану описания физического закона (В).Составить план описания физического закона, описать газовые законы по данному плану (Б).Составить и заполнить таблицу для сравнения газовых законов (А).