Автор: Бахтина Ирина Владимировна, учитель физики МБОУ «СОШ 3 г. Новый Оскол Белгородской области УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ. - презентация

1 Автор: Бахтина Ирина Владимировна, учитель физики МБОУ «СОШ 3 г. Новый Оскол Белгородской области УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

2 СОДЕРЖАНИЕ Уравнение состояния идеального газа …... Понятие изопроцесса …………………… Изотермический процесс…………………….. Изобарный процесс …………………………… Изохорный процесс ………………………….... Тестовые задания …………………………….....

3 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 = NАNА m M N V m M NАNА p = kT 1 V m M NАNА pV = kT обе части уравнения умножим на V, получим : N A k = R = 6,02 х /моль х 1,38 х Дж/К = 8,31 Дж/(моль. К) R = 8,31 Дж/(моль К) – универсальная газовая постоянная уравнение состояния идеального газа m M pV = RT

4 m M p 1 V 1 T1T1 m M R = Запишем уравнение состояния в виде pV T m M R = p 2 V 2 T2T2 m M R = Выберем газ с молярной массой М и рассмотрим два его состояния в закрытом сосуде (m = const) pV T m M R = p 1 V 1 T1T1 = p 2 V 2 T2T2 получил Б. Клапейрон уравнение Менделеева - Клапейрона уравнение Клапейрона получил Д.И.Менделеев pV T = const p 1 V 1 T1T1 = p 2 V 2 T2T2 m M pV = RT

5 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

6 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 /4 1 1/2 р 1 V 1 = р 2 V 2 ТЕРМ изотермическое расширение изотермическое сжатие

7 процесс закон графики термо- динамика Т = const m = const изотермический Бойля - Мариотта V T T р T 1

8 ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС Процесс изменения состояния газа при постоянном давлении называют ИЗОБАРНЫМ pV T = const при р = const V T = const Закон Гей-Люссака: для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется V1 V1 T1T1 = V2 V2 T2T2 V Т Пример: расширение газа при нагревании в сосуде с подвижным поршнем при р атм = const V T V1V1 V2V2 T2T2 T 1 T3T3 V3V3 изобарное нагревание изобарное охлаждение

9 ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ процесс закон графики термо- динамика m = const р V V T T р р 2 р 2 р 1 р 1 изобары ВАЖНО : из двух изобар в координатах VТ выше расположена та, на которой давление меньше. Из графиков видно, что при фиксированном значении Т V 1 p 2 V1V1 V2V2 T p 2 < p 1 изобарный Гей - Люссака V1 V1 T1T1 = V2 V2 T2T2 р = const

10 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 р 1 T1T1 = р 2 T2T2 р T р 1 р 1 р 2 р 2 T2T2 T 1 T3T3 р 3 р 3 Пример: нагревание газа в лампочке накаливания при ее включении V= const р Т изохорное охлаждение изохорное нагревание

11 ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ m = const процесс закон графики термо- динамика р VT V V2V2 V1V1 Изохоры T V 2 < V 1 р T ВАЖНО : из двух изохор в координатах pТ выше расположена та, на которой объем меньше. Из графиков видно, что при фиксированном значении Т р 1 < р 2, что возможно лишь при V 2 < V 1. p1p1 p2p2 V = const p1 p1 T1T1 = p2 p2 T2T2 изохорный Шарля

12 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 Расположите номера процессов в соответствующие колонки таблицы : изохорное изобарное изотермическое расширение сжатие нагревание охлаждение 13, 14, 15 3, 5, 8 4, 6, 7 11, 12, 18 1, 2, 910, 16, 17

13 На рисунке показан график зависимости объема одноатомного идеального газа от температуры. Найти отношение давлений газа р 2 /р 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 V р V0V0 Т0Т Т 2 = 4 Т 1 Т 2 = ¾ Т 1 Т 2 = 4/3 Т 1 Т 2 = ¼ Т 1 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 баллов 1 балл 0 баллов

14 На рисунке показан график процесса, проведенного над 1 молем идеального газа. Найдите отношение температур Т 2 /Т р V 5V05V0 3V03V0 V0V0 3 р 0 р 0 р 0 2 р 0 Один моль разреженного газа сначала изотермически сжимали, а затем изохорно нагревали. На каком из рисунков изображен график этих процессов? р V р Т V Т V Т баллов 1 балл

15 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 V Т 3 21 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 баллов 1 балл

16 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 10 5 Па и температура 300 К. Как надо изменить объем газа, не меняя его температуры, чтобы давление увеличилось до 0,8 х 10 6 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 р 1. Каково давление 1 моль водорода в этом сосуде при вдвое большей температуре? 3/2 р 1 2/3 р 1 1/6 р 1 6 р баллов 1 балл

17 р, 10 4 Па V, м 3 0, ,2 0,6 20 0,4 На рисунке показан график изотермического расширения водорода массой 4 х 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 1. не изменяется 2. увеличивается 3. уменьшается А Б В баллов 1 балл

18 Использованная литература Физика : Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский. – 12-е изд. – М. : Просвещение, ЕГЭ Физика. Универсальные материалы для подготовки учащихся / ФИПИ – М. : Интеллект – Центр Самое полное издание типовых вариантов ЕГЭ: 2011, 2012 : Физика / авт. – сост. А.В.Берков, В.А.Грибов. – М.: АСТ: Астрель, 2011, Портреты ученых – страницы свободного доступа сети интернет Рекомендации по использованию триггеров в тестовых заданиях даны Г.Ф.Кузнецовым.