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

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

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 = p = 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

Запишем уравнение состояния в виде Выберем газ с молярной массой М и рассмотрим два его состояния в закрытом сосуде (m = const) Менделеева - Клапейрона уравнение Клапейрона Уравнение

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 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 T1<,T2 р1V1 = р2V2 ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ изотермы ВАЖНО: из двух изотерм в координатах pV выше расположена та, на которой температура больше. Из графиков видно, что при фиксированном значении V р1 <, р2, что возможно лишь при T1<,T2 V р1 р2

ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС Процесс изменения состояния газа при постоянном давлении называют ИЗОБАРНЫМ при р = const Закон Гей-Люссака: для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется V Т Пример: расширение газа при нагревании в сосуде с подвижным поршнем при ратм= const V1 V2 T2 T1 T3 V3 изобарное нагревание изобарное охлаждение

ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ процесс закон графики термо- динамика m = const р2 р1 изобары ВАЖНО: из двух изобар в координатах VТ выше расположена та, на которой давление меньше. Из графиков видно, что при фиксированном значении Т V1 <, V2 , что возможно лишь при p1 >, p2 V1 V2 T p2 <, p1 изобарный Гей - Люссака р = const

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС Процесс изменения состояния газа при постоянном объеме называют ИЗОХОРНЫМ при V = const Закон Шарля: для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объем газа не меняется 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 V2 V1 Изохоры T V2 <, V1 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 изохорный Шарля

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 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 1 2 1 2 V0 Т0 Т2 = 4 Т1 Т2 = ¾ Т1 Т2 = 4/3 Т1 Т2 = ¼ Т1 В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Как изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 ?

На рисунке показан график процесса, проведенного над 1 молем идеального газа. Найдите отношение температур Т2 /Т1. 6 5 15 3 Один моль разреженного газа сначала изотермически сжимали, а затем изохорно нагревали. На каком из рисунков изображен график этих процессов? 1 2 3 4 1 2 3 4 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 увеличивается на участках 1 – 2 и 2 – 3 уменьшается на участке 1 – 2 уменьшается, на участке 2 – 3 не изменяется на участке 1 – 2 не изменяется, на участке 2 – 3 увеличивается 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 А В С Д

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

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 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 изменяется увеличивается уменьшается А Б В

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).