План-конспект урока по физике. Тема: Уравнение состояния идеального газа

Цель урока: сформировать умение описывать состояние термодинамической системы данной массы газа с помощью трех макроскопических параметров: давления, объема, температуры;

выяснить физический смысл универсальной газовой постоянной; развивать навыки решения задач.

Ход урока

Анализ самостоятельной работы.

Изучение нового материала.

Вывод уравнения состояния газа. (Выведем уравнение состояния, для любой массы газа, измеренной в молях. Для этого будем использовать связь между двумя параметрами: Р и Т; где Р = n k T)

Для того чтобы ввести в это уравнение объем газа надо использовать выражение для концентрации газа n = N/V; тогда p = N k T/ V. Число молекул N надо выразить через массу вещества с помощью формул N = NA·γ и γ = m / M

Подставив значение N в уравнение для давления, получим: P = NA m k Т/M V или P V = m NA k T/M

где NA·k = R; R= 8,31 Дж/К моль – универсальная газовая постоянная

Окончательно уравнение можно записать в виде: P V = m R T/M – уравнение Менделеева-Клапейрона.

Так оно было записано Д. И. Менделеевым в 1847 году. Это уравнение характеризует состояние идеального газа при тепловом равновесии и его применяют не только к газам, но и к парам (до насыщения)

Переход из одного состояния в другое сопровождается изменением объема, давления и температуры

и описывается уравнением Клапейрона.

P1 V1 /T₁ = P₂V₂/T₂

Пользуясь уравнением Менделеева-Клапейрона можно определить плотность газа в зависимости от его температуры и давления .

Разделим обе части уравнения на объем V; P = m R T/M V; где m/V = ρ; тогда P = ρ RT/M

Для смеси газов, не вступающих в химические реакции друг с другом, справедливо выражение :

P = P₁ +P₂ + P3 – закон Дальтона; Р₁, Р₂, Р3 – парциальные давления

Закрепление изученного материала с помощью решения задач.

1. В баллоне емкостью 20 л находится сжатый воздух. Масса воздуха – 2кг, а температура 12˚С. Найти давление сжатого воздуха в баллоне.

Решение. P V = m RT/ M; P = m RT/M V; P = 8,2·106 (Па)

2. Воздух объемом 1,45м³, имеет температуру 20˚С и давление 100 кПа. Из газообразного состояния воздух перевели в жидкое. Какой объем будет иметь жидкий воздух, если плотность его равна 861 кг/м³.

Решение P V = m₁ RT1/M1; m₁ = P₁V₁M₁/RT₁; V₂ = m₁/ρ₂ = P₁V₁ M₁/ RT₁ ρ₂

V₂ = 105·1,45 ·29·10-3/8,31·293·861 = 2·10-3 (м³)

3.В таблице приведены значения некоторых параметров состояний газа. Определите недостающие параметры.

m (кг)M (кг/моль)Р (Па)V (м³)T (K)
?3,2·10-21,5·1060,83300
2,44·10-2?0,4200
0,32,8·10-28,3·105?280
0,164·10-36·1040,83?

Работу с таблицей выполняем по вариантам, а затем проверим у доски.

Подводим итоги урока.

Домашнее задание: § 70, упр. 13 № 8, 9.



1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (3 votes, average: 2.33 out of 5)
Loading...

контакт полупроводников
План-конспект урока по физике. Тема: Уравнение состояния идеального газа