Газовые законы

Глава3. Газовые законы.
Тема 3: Состояние макроскопических тел в термодинамике. Газовые законы.
Цель: познакомить учащихся с макропараметрами. Записать ур-ие МенделееваКлапейрона, проанализировать его. Составить таблицу газовых законов.
Дом. зад: § 3.1.-3.3 стр 52-61.
I. Повторение домашнего материала:
(автор Кирик)
1. Что является наиболее наглядным опытным подтверждением существования
молекул?
2. О веществе известно, что оно не сохраняет свой объем. В каком состоянии оно
находится?
3. Тело хорошо сохраняет свою форму. В каком состоянии оно находится?
4. В чем сходство и в чем различие между броуновским движением и диффузией?
5. Почему запах только что пролитых духов обнаруживается в другом конце комнаты
только через несколько минут, хотя скорость движения молекул при комнатной
температуре составляет несколько соте метров в секунду?
6. На чем основан процесс растворения сахара в воде?
7. Что можно сказать о размерах, составе и силах взаимодействия молекул одного и
того же вещества в разных состояниях? Ответ пояснить.
8. При ремонте дороги запах разогретого асфальта чувствуется издалека, а запах
остывшего асфальта почти не ощущается. Почему?
9. Является ли беспорядочное движение пылинок в воздухе броуновским движением?
10. За счет какого физического явления происходит процесс окрашивания жидкости
красителем?
11. Опишите особенности движения, расположения и взаимодействия частиц в
различных агрегатных состояниях вещества.
12. Что такое молярная масса и как ее можно найти с помощью таблицы Менделеева?
13. Чему равна молярная масса воды, кислорода, углекислого газа и железа?
14. Как, зная постоянную Авогадро, найти массы молекулы и атома водорода?
15. Можно ли сказать, наблюдая под микроскопом броуновское движение , что мы
наблюдаем непосредственно движение молекул?
16. Вода легко удаляется с чистой поверхности стекла. Удалить с той же поверхности
жир практически невозможно. Как это объяснить с молекулярной точки зрения.
II.Уравнение состояния идеального газа – уравнение, определяющее связь Т, V и
р.
- уравнение Менделеева-Клапейрона (18век).
Макропараметры.
Объём
- величины, характеризующие состояние термодинамической
системы без учёта молекулярного строения тел –
Давление
макропараметры.
Температура
Газ
Жидкость
каждое состояние описывается своим уравнением состояния.
Твёрдое тело
Самое простое уравнение состояния у разреженного газа.
Придумали модель разреженного газа – идеальный газ.
Идеальный газ – физическая модель разреженного газа.
Характеристика ид.газа:
1. молекулы – материальные точки (есть масса, нет размеров).
2. расстояние между молекулами много больше размеров молекул.
3. время взаимодействия между молекулами ˂˂
4. Ек молекул ˃˃ Еп взаимодействия.
5. т.е. можно пренебречь размерами молекул и временем взаимодействия,
нельзя – массой и скоростью.
V ,р
Сосуд, закрыт поршнем. При движении поршня, объём и давление меняются происходит изменение термодинамических параметров – термодинамический
процесс.
Общая характер-ка термодинамических процессов:
Равновесный
Неравновесный.
Обратимый
Необратимый
- предмет исследования
- реальные газы.
в термодинамике.
Даёт сведения о возможных изменениях в реальных системах.
Дом. зад: § 3.9 стр 76.
Уравнение состояния идеального газа.
рV = m RT
M
R - универсальная газовая постоянная. R= 8,31 Дж .
моль*К
Анализ уравнения МКТ:
1. позволяет определить одну из величин харак-их состояние газа.
2. можно сказать, как будут протекать в системе различные процессы при
определённых внешних условиях. (как меняется давление при нагревании)
3. можно определить, как меняется состояние системы, если она получает теплоту от
окружающих тел.
Газ – сжатое упругое тело, его Р = m RT
MV
Это давление исчезает лишь при m→0 (газа почти нет) или V→∞ (газ неограниченно
расширился) или Т→0 (молекулы газа не движется). Сила давления газа на стенки
F=рS, представляет собой частный вид силы упруг-ти. Газ подобен пружине, которая
всегда сжата. Важно, что газ < m способен создавать >р.
Дом. зад: § 3.5,3.6, 3.10
III.Газовые законы – количественные зависимости между двумя параметрами газа
одной и той же массы при неизменном значении третьего параметра.
Изотермический процесс
Т- const
Закон Бойля-Мариотта
1660г.
Изобарный процесс
Р - const
Закон Гей-Люссака
Рис 3.6, стр 66.
Рис 3.9, стр 68
Рис 3.15, стр 82
В резул-те: при увеличении
Р в 2 раза, V уменьш в 2
раза.
рV=const
В резул-те: при увеличении V,
Т тоже увеличивается.
В резул-те: при увелич. Р,
Т тоже увеличивается.
V = const
T
Р = const
T
Пр: надутый шарик.
1802г.
изобары
Изохорный процесс
V - const
Закон Шарля
1787г.
изохоры
р
изотермы
t2 ˃ t1
t2
t1
V
Практикум решения задач на газовые законы.
1. Какой объём занимает 1к.моль газа при давлении 1МПа и температуре 1000С?
2. Рымкевич мягк.оранжев 491,492,493.
3. Изобразите графически изотермическое расширение определённой массы ид.газа
в осях (р,Т), (Т,р) и (V,р).
Анализ: Т-const
V
т.к. рV=const, следовательно р
р
1
Т
V
2
2
1
2
1
T
p
p
4. Изобразите графически следующие два процесса некоторой постоянной массы идго газа – сначала изобарное расширение, затем изотермическое сжатие. Изобразить
в осях (р,Т), (VТ).
Анализ: 1) р-const
2) Т-const
V
V
т.к. V/Т=const, следовательно Т
т.к. рV=const, следовательно р
р
2
V
2
1
0
1
Т
0
3
Т
5. Изобразить графически изохорное повышение температуры определённой массы
ид-го газа, затем изобарное увеличение объёма в осях (р,V), (V,Т), (р,Т).
6.Определённая масса ид-го газа подвергается изохорному охлаждению, а затем
изотермическому сжатию. Изобразите графически эти процессы в осях (р,V), (V,Т),
(Т,р).
7.Определённая масса ид-го газа подвергается изохорному повышению температуры,
затем уменьшению объёма при постоянном давлении и третий процесс
изотермическое расширение вернуло газ в первоначальное состояние. Изобразите
графически эти процессы в осях (р,V),(р,Т), (Т,V).
8.Определённая масса ид-го газа испытывает сначала изобарное повышение
температуры, затем после изотермического сжатия и изохорного охлаждения
возвращается в исходное состояние. Изобразить эти процессы в осях (р,V), (р,Т), (V,Т).
9.На рисунке изображены процессы, происходящие с определённой массой ид-го газа.
Изобразить эти процессы в осях (р,V), (р,Т).
V
4
2
3
1
Т
10. Постройте изотермы для водорода массой 2г при 00С в координатах (р,V), (V,Т),
(р,Т).
11. Определите температуру газа, находящегося в закрытом сосуде, если давление газа
увеличивается на 0,4% от первоначального давления при нагревании на 1К.
12. Чему равен объём ид-го газа в количестве одного моля при нормальных условиях?
(нормальные условия: t=00С, р=100 кПа)
13. Определите массу воздуха в классе, где вы занимаетесь, при температуре 200С и
нормальном атмосферном давлении. Молярную массу воздуха принять равной
0,029кг/моль.
14. В баллоне вместимостью 0,03м3 находится газ под давлением 1,35*106 Па при
температуре 4550С. Какой объём занимал бы этот газ при нормальных условиях?