Презентация к уроку Уравнение состояния идеального газа

реклама
Краевое государственное бюджетное профессиональное
образовательное учреждение
«Заринский политехнический техникум»
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ
ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.
ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
Малеева Татьяна Николаевна
Ответьте на вопросы:
• От чего зависит скорость движения молекул
газа?
• Записать формулу, по которой определяется
среднеквадратичная скорость молекул.
• Кто впервые экспериментально определил
среднеквадратичную скорость молекул.
• В чем заключается суть опыта Штерна?
• Молекулы какого вещества движутся быстрее:
углерода или азота? Почему?
• Скорость молекул газов составляет несколько
сотен метров в секунду. Почему же тогда запахи
веществ распространяются значительно
медленнее?
Актуализация знаний
• Давайте вспомним, что такое идеальный газ
• Что мы называем макроскопическими
параметрами?
• Какие величины относятся к макроскопическим
параметрам?
• Что мы называем основным уравнением МКТ
идеального газа?
• Какие параметры связывает основное уравнение
МKT идеального газа?
УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ
ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.
ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
Уравнение состояния идеального газа
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
m N
1
p=
p = nkT n = N
А kT
V
M
V
m N
обе части уравнения умножим на V, получим : pV =
А kT
M
23
-23
.
х
х
х
p = N kT N = m NА
V
M
NAk = R = 6,02 10 1/моль 1,38 10 Дж/К = 8,31Дж/(моль К)
R = 8,31 Дж/(моль К) – универсальная газовая постоянная
m
pV =
RT
M
уравнение состояния
идеального газа
Запишем уравнение состояния
pV =
m
RT в виде
M
pV
m
=
R
M
T
Выберем газ с молярной массой М и рассмотрим два его состояния в
закрытом сосуде (m = const)
pV
m
=
R
M
T
p1V1
m
=
R
M
T1
p2V2
m
=
R
M
T2
p1V1
pV
= 2 2
T1
T2
получил Б.Клапейрона
Клапейрон
уравнение
m
pV =
RT
M
уравнение
получил Д.И.Менделеев
Менделеева - Клапейрона
ppV
p2V2
1V1
==const
TT1
T2
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.
ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Процесс изменения состояния газа при постоянной
температуре называют ИЗОТЕРМИЧЕСКИМ
pV
= const
T
при Т = const
pV = const
Закон Бойля – Мариотта: для газа данной массы
произведение давления на объем постоянно,
если температура не меняется
р1V1 = р2V2
ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ
процесс
m = const
закон
графики
Бойля изотермиМариотта
ческий
изотермы
Т = const р1V1 = р2V2 р
р
V
T1<T2
р2
T2
р1
T1
V
V
T
T
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
ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС
Процесс изменения состояния газа при постоянном
давлении называют ИЗОБАРНЫМ
pV
= const
T
при р = const
V
= const
T
Закон Гей-Люссака: для газа данной массы
отношение объема к температуре постоянно,
если давление газа не меняется
V1 V2
=
T1 T2
ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ
процесс
закон
графики
m = const
изобарный
р = const
Гей Люссака
V1
T1
=
изобары
V2
V
T2
V2
p2 < p1
V1
р
р
р2
р1
T
T
V
T
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
ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС
Процесс изменения состояния газа при постоянном
объеме называют ИЗОХОРНЫМ
pV
= const
T
при V = const
p
= const
T
Закон Шарля: для газа данной массы
отношение давления к температуре
постоянно, если объем газа не
меняется
р1 р2
=
T1 T2
ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ
процесс
m = const
изохорный
V = const
закон
графики
Шарля
p1
T1
=
Изохоры
p2
р
T2
V2 < V1
p2
p1
р
V
V2
V1
T
T
V
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 .
Расположите номера процессов в соответствующие колонки таблицы
V
р
2
T
V
р
1
V
р
7
р
р
V
13
14
р
изохорное
12
T
V
17
18
T
T
V
изотермическое
V
V
р
16
T
6
11
T
р
15
T
V
10
р
T
р
р
T:
V
5
T
V
9
V
4
T
8
T
р
3
изобарное
нагревание
охлаждение
расширение
сжатие
нагревание
охлаждение
13, 14, 15
3, 5, 8
4, 6, 7
11, 12, 18
1, 2, 9
10, 16, 17
Решить задачу
Давление воздуха в велосипедной шине при
температуре 42ºС равно 1,7·10 Па. Каким
станет давление воздуха в шине при
понижении температуры до 12ºС?
Дано:
СИ
Решение
t1 = 42ºC
315K процесс изохорный
p1 = 1,7·105 Па
р1 р2
р1Т 2

t2 = 12ºC
285K Т Т
р

2
1
2
Т1
p2 -?
1,7 105  285
р2 
 1,5 105 Па
315
5
Ответ: 1,5·10 Па
Ответить на вопросы.
• Что называют уравнением состояния
идеального газа?
• Какая форма уравнения состояния содержит
больше информации: уравнение Клапейрона
или уравнение Менделеева-Клапейрона?
• Почему газовую постоянную называют
универсальной?
• Какие изопроцессы характерны для газов?
• Сформулировать газовые законы.
Домашнее задание:
Мякишев Г.Я. Буховцев Б.Б.
§ 68-69
Упражнение 13 №1, №9.
Скачать