Конспект урока физики на тему "Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Изопроцессы"

Урок № 9-10

Тема: Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Изопроцессы.

Цель: Организовать деятельность учащихся по анализу уравнения состояния идеального газа, применение уравнения к изопроцессам.

Структура урока.

Уравнение Менделеева-Клапейрона.

1.Вывод уравнения Менделеева-Клапейрона.

2.Универсальная газовая постоянная.

3.Уравнение Клапейрона.

4.Изотермический процесс.

5.изобарный процесс.

6.Изохорный процесс.

7.Закон Авогадро.

8. Закон Дальтона.

1. Изотермический процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре .

Если Т =const, то

Закон Бойля-Мариотта

Для данной массы газа произведение давления газа на его объем постоянно, если температура газа не меняется:  p₁V₁=p₂V₂ при Т = const

Изотермы в разных осях координат

p₁V₁=p₂V₂ при Т = const

2. Изохорный процесс-процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме.

Закон Шарля

m= сonst

Давление данной массы газа при постоянном объеме прямо пропорционально абсолютной температуре:

Изохоры в разных осях координат

3. Изобарный процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении .

m= сonst

Закон Гей-Люссака

Объем данной массы газа при постоянном давлении прямо пропорционален абсолютной температуре

Изобары в разных осях координат

Закон Дальтона

• Если идеальный газ является смесью нескольких газов, то согласно закону Дальтона, давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов.

• Парциальное давление - это такое давление, которое производил бы газ, если бы он один занимал весь объем, равный объему смеси.

Дом. Задание:

Учить конспект.

Рефлексия изученного материала.

820. Газ находится в цилиндре с подвижным поршнем и при температуре 300 К занимает объем 250 см³. Какой объем (в см³) займет газ, если температура понизится до 270 К? Давление по­стоянно. (225)

821. На сколько градусов необходимо нагреть газ при по­стоянном давлении, чтобы его объем увеличился вдвое по сравне­нию с объемом при 0°С? (273)

830. В цилиндре под поршнем находится газ. Чтобы поршень оставался в неизменном положении при увеличении абсолютной тем­пературы газа в 2 раза, на него следует положить груз массой 10 кг. Площадь поршня 10 см². Найдите первоначальное давление (в кПа) газа. g = 10 м/с².(100)

855. Два сосуда соединены тонкой трубкой с краном. Один из сосу­дов объемом 3 л заполнен газом при давлении 10 кПа, в другом сосуде объемом 6 л давление пренебрежимо мало. Температура газа в первом сосуде 27°С. Какое давление (в кПа) установится в сосудах, если открыть кран, а температуру газа повысить до 177°С? (5)

856. При каждом ходе поршневой насос захватывает 10 дм³ воздуха из атмосферы при нормальных условиях (Т₀ = 273 К) и на­гнетает его в резервуар объемом 10 м³. Температура в резервуаре постоянна и равна 364 К. Сколько ходов должен сделать поршень насоса, чтобы повысить давление в резервуаре от нормального (p_о = 1 атм) до 10 атм? (6750)

857. Воздух в цилиндре под поршнем сначала изотермически сжали, увеличив давление в 2 раза, а затем нагрели при постоян­ном давлении. В результате объем воздуха увеличился в 3 раза по сравнению с начальным. До какой температуры (в кельвинах) на­грели воздух, если его начальная температура была 300 К? (1800)

868. Какую массу (в г) водорода содержал баллон, если он взо­рвался при температуре 1172 К и был рассчитан на хра­нение азота массой 7 кг при температуре 293 К при десятикратном запасе прочности? Молярная масса водорода 2 кг/кмоль, азота — 28 кг/кмоль.

874. В цилиндре под невесомым поршнем находится 1 моль газа, объем которого 0,02 м³, а температура 250 К. С какой силой надо действовать на поршень перпендикулярно к его поверх­ности, чтобы он оставался неподвижным? Атмосферное давление 100 кПа, площадь поршня 0,02 м², универсальная газовая посто­янная 8300 Дж/(кмоль*К). (75)

881. Какова разница в массе воздуха, заполняющего зал объ­емом в 249 м³ зимой и летом, если летом температура в зале до­стигает 27°С, а зимой падает до 17°С? Давление зимой и летом 10⁵ Па. Универсальная газовая постоянная 8300 Дж/(кмоль*К), молярная масса воздуха 29 кг/кмоль. (10)