ВУЗ ШАГ
   

Синельниківська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів № 1

 

Рівняння стану ідеального газу

Мета уроку:  вивести залежність між макроскопічними параметрами ( Р, V, Т ) що характеризують стан газу;  навчити учнів розв’язувати задачі на рівняння стану ідеального газу; розвивати творчі здібності, ініціативу, впевненість в собі та в своїх знаннях.

Тип уроку: комбінований урок.

Хід уроку:

I. Мотивація навчальної діяльності та актуалізація опорних знань.

 

Мозковий штурм.

1. Сформулювати основні положення молекулярно – кінетичної теорії.

2. Що є дослідним обгрунтуванням м.к.т?

3. Що таке дифузія? Назвіть приклади дифузії

 4. Що таке моль?

5. Обчислити молярну масу води та вуглекислого газу.

6. Що таке кількість речовини і в яких одиницях вимірюють?

7. Чому дорівнює число молекул в тілі ?

8. Що таке температура?

9. Який зв’язок між температурою та енергією ?

10. Як обчислити абсолютну температуру?

11. У кімнаті 23 С. Чому дорівнює ця температура за шкалою Кельвіна?

12. Яка температура за шкалою Цельсія відповідає температурі 173 К ?

 

ІІ. Перевірка знань.  Два учні розв’язують задачі, інші пишуть фізичний диктант

 Д/з.1. Молярна маса ртуті 200,6х10-3 кг/моль. Чому дорівнює маса молекули ртуті?

2. Для зварювання металів та їх сплавів в інертних газах гелій доставляється в балонах під тиском 1,5х107 Па. Яке число молекул гелію при температурі 27 С.

Фізичний диктант.  Записати одиниці вимірювання фізичних величин в системі СІ та числове позначення:  маси

температури,

об’єму,

густини,

тиску,

швидкості,

молярної маси.

 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Рівняння стану газу

2.Універсальна газова стала.

3. Рівняння Клапейрона

 

Стан газу визначають такі макроскопічні параметри (Р, V,Т). Рівняння, яке пов'язує ці три величини називають рівнянням стану газу.

Виведемо рівняння стану ідеального газу.

Ідеальний газ – це газ який складається з молекул, які не взаємодіють між собою. Тиск ідеального газу дорівнює 2/3 добутку концентрації молекул n на середнє значення кінетичної енергії хаотичного поступального руху молекул Ек. Р=2/3 nЕк (1)

Кінетична енергія руху молекул пропорційна абсолютній температурі газу Ек=3/2 kТ (2) де k=1,38х10-23 Дж/К –стала Больцмана Концентрація молекул: n=N/ V (3)

Підставляємо формули 2) і 3) у формулу 1) та отримуємо: Р V=2/3 N3/2 kТ= N kТ (4) N= m/М Nа - загальна кількість молекул Nа =6,02х1023 моль-1 стала Авогадро У формулу 4) замість N підставляємо його значення і отримуємо формулу: Р V= m/М Nа kТ (5) Добуток Nа х k має бути стала величина вона позначається R і називається універсальною (молярною) газовою сталою. R= Nа х k=1,38х10-23 Дж/Кх6,02х10 23 моль-1=8,31 Дж/(к моль)

Рівняння стану ідеального газу набирає вигляд: Р V= mRТ/М

Рівняння встановлює зв'язок між Р, V,Т Всі ці величини можуть змінюватися. Газ можна розширювати і стискати, тобто змінювати його об'єм. Газ можна нагрівати і охолоджувати, тобто змінювати його температуру.

Це рівняння вперше вивів російський учений Д.І.Меделєєв. З рівняння стану ідеального газу випливає,що при постійних значеннях маси газу m та молярної маси М відношення добутку тиску газу на об’єм до температури Т повинно мати постійне значення Р V/Т=mR/М= соnst - Це рівняння вперше вивів французький фізик Клапейрон, який протягом 10 років працював у Росії.

 

ІV. Закріплення знань

Задача1. Визначити масу повітря в класі при температурі 20 С нормальному атмосферному тиску 1х105 Па, знаючи ,що молярна маса повітря 0,029 Кг/моль. Для того, щоб розв'язати задачу нам необхідно згадати з геометрії, як знайти об'єм класу ?

Оскільки Ви дуже любите астрономію то наступна задача про космонавтів. Доречі , коли ми святкуємо день космонавтики ?А хто був першим космонавтом?

 Задача 2. Кабіна космічного корабля об'ємом 20м3 заповнена киснем при температурі 20 С та тиску 2х10-4 Па.Який час може перебувати космонавт масою 70 кг в цій кабіні, якщо перестануть працювати системи, які забезпечують склад штучної атмосфери. Добове вживання кисню людини-1кг.

Задача 3. Який об'єм займають 2 молі ідеального газу при умовах фотосфери Сонця? Температура фотосфери 6000К, тиск 1,25х102 Па

На закінчення пропоную цікавий кросворд.

1.Яка фізична величина вимірюється у Паскалях? (Тиск) 2.Хто відкрив рівняння стану ідеального газу? (Менделєєв) 3.Яка одиниця вимірювання кількості речовини? (моль) 4.Хто з французьких вчених відкрив рівняння стані і.г. (Клапейрон) 5.Назвіть одиницю вимірювання температури в системі СІ. (Кельвін) 6.Який прилад вимірює температуру? (термометр) 7. Назвіть одиницю вимірювання тиску. (паскаль) 8.Як звуть Менделєєва? (Дмитро) 9. Назвіть одиницю вимірювання енергії (Джоуль) 10.Скільки положень молекулярно-кінетичної теорії. (Три) 11.Яка величина вимірюється у кілограмах (Маса) 1.Тиск

Підсумок уроку. Домашнє завдання.