План-конспект урока по физике. Тема: Идеальный газ

Related posts:

1. Уравнение состояния идеального газа 1. Закон Авогадро Из уравнения Клапейрона (см. предыдущий параграф) следует, что в процессах, происходящих с данной массой газа, произведение давления газа p на его объем V, деленное на абсолютную температуру T газа, постоянно: (pV)/T = const. Однако если масса газа в процессе изменилось, то значение выражения (pV)/T тоже изменится! Это очень легко проверить. Поставим опыт ... Читать далее...
2. Абсолютная температура и средняя кинетическая энергия молекул 1. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории Идеальный газ. Если потенциальной энергией взаимодействия молекул в газе можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией их хаотического движения, то можно считать, что вся внутренняя энергия газа — это сумма кинетических энергий его молекул. Такую упрощенную модель реального газа называют идеальным газом. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа объясняет свойства газов, рассмотренные ... Читать далее...
3. Первый закон термодинамики 1. Внутренняя энергия газа Из курса физики основной школы вы знаете, что сумму кинетической энергии хаотического движения частиц и потенциальной энергии их взаимодействия называют внутренней энергией. Внутренняя энергия U данной массы одноатомного идеального газа равна произведению средней кинетической энергии одной молекулы на число молекул N: U = N. ? 1. Объясните, почему внутренняя энергия U ... Читать далее...
4. Газовые процессы 1. Изобарный процесс (при постоянном давлении) Экспериментальное изучение газов начнем с процессов, в которых один из трех макропараметров данной массы газа (давление p, объем V или температура T) не изменяется. Такие процессы называют изопроцессами. (От греческого слова «изос» — равный). Рассмотрим сначала процесс, который происходит при постоянном давлении. Его называют изобарным. (От греческого слова «изос» ... Читать далее...
5. Строение вещества 1. Основные положения молекулярно-кинетической теории Напомним известные вам из курса физики основной школы сведения о строении вещества. Атомная гипотеза Мысль о том, что вещество состоит из мельчайших частиц, высказал еще древнегреческий философ Демокрит. Греки придумали и название для этих частиц — атомы. (Атом в переводе с греческого означает «неделимый». Но в 20-и веке ученые смогли ... Читать далее...
6. Применение первого закона термодинамики к газовым процессам 1. Изопроцессы и адиабатный процесс Напомним, что согласно первому закону термодинамики количество теплоты Q, переданное газу, связано с изменением внутренней энергии газа ∆U и работой газа Aг соотношением Q = ∆U + Aг. (1) Часто требуется применять первый закон термодинамики к газовым процессам, представляющим собой последовательность изопроцессов (иногда добавляется еще адиабатный процесс). Рассмотрим, как находить ... Читать далее...
7. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов Вычислим с помощью молекулярно-кинетической теории давление газа. Вывод формулы для давления не очень сложный, но довольно громоздкий. Разобьем его на отдельные этапы. Пусть газ находится в прямоугольном сосуде ABCD, одна из стенок которого представляет собой поршень CD, способный перемешаться без трения (рис. 21). Причем газ и сосуд имеют одинаковые температуры. Вычислим давление газа на поршень ... Читать далее...
8. Идеальный газ в молекулярно-кинетической теории Идеальный газ. Идеальный газ с точки зрения молекулярно-кинетической теории простейшая физическая модель реального газа. Под моделью в физике понимают не увеличенную или уменьшенную копию реального объекта. Физическая модель — это создаваемая учеными общая картина реальной системы или явления, которая отражает наиболее существенные, наиболее характерные свойства системы. В физической модели газа принимаются во внимание лишь те ... Читать далее...
9. Масса молекул. Постоянная Авогадро Масса молекулы воды. Массы отдельных молекул и атомов очень малы. Например, в 1 г воды содержится 3,7 — 1022 молекул. Следовательно, масса одной молекулы равна: . (1.1) Массу такого же порядка имеют и молекулы других веществ, исключая огромные молекулы органических веществ. Относительная молекулярная масса. Так как массы молекул очень малы, удобно использовать в расчетах не ... Читать далее...
10. Твердое, жидкое, газообразное Наука познает строение вещества. На основе этого познания люди, владеющие техникой, научились создавать новые материалы, которые не могла создать природа, причем не вообще новые материалы, а материалы с заданными свойствами. В одном случае этим свойством может быть легкость, в другом — механическая прочность, в третьем — стойкость против коррозии и т. д. Но прежде чем ... Читать далее...
11. Примеры решения задач и упражнения к главе «Основы молекулярно-кинетической теории» При решении большей части задач первой главы нужно уметь определить молярные массы веществ. Для этого по известным из таблицы Менделеева относительным атомным массам надо определить относительную молекулярную массу, а затем и молярную массу по формуле M = 10-3 Mr, кг/моль, где M — молярная масса; Mr — относительная молекулярная масса. Во многих задачах требуется по ... Читать далее...
12. Силы взаимодействия молекул Молекулярные силы. Между молекулами вещества существуют силы взаимодействия, называемые Молекулярными силами. Если бы между молекулами не было сил притяжения, то все вещества при любых условиях находились бы только в газообразном состоянии. Лишь благодаря силам притяжения молекулы удерживаются друг возле друга и образуют жидкие и твердые тела. Однако одни только силы притяжения не могут обеспечить существование ... Читать далее...
13. Применение уравнения состояния идеального газа 1. Учет гидростатического давления Сжатие воздуха в сосуде, погруженном в воду Рассмотрим следующую ситуацию. Пустую открытую стеклянную бутылку опускают в воду на глубину h. ? 1. Объясните, почему при погружении бутылки дном вниз воздух из нее выходит пузырьками и бутылка наполняется водой (рис. 46.1). ? 2. Почему при этом бутылка сразу тонет? ? 3. Объясните, ... Читать далее...
14. Повторно – обобщающий урок по теме: Молекулярно – кинетическая теория идеального газа Цель урока; повторить и систематизировать знания по теме, совершенствовать умение логически мыслить, обобщать, решать качественные, графические и расчетные задачи. Ход урока Проверка домашнего задания в виде беседы с учащимися. 1. Какие явления рассматривает молекулярно – кинетическая теория? 2. Прокомментируйте основные положения МКТ. 3. Какими опытами были доказаны эти положения? 4. Модель какого вещества используется в ... Читать далее...
15. Строение газообразных, жидких и твердых тел Молекулярно-кинетическая теория дает возможность понять, почему вещество может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях. Газ. В газах расстояние между атомами или молекулами в среднем во много раз больше размеров самих молекул (рис. 10). Например, при атмосферном давлении объем сосуда в десятки тысяч раз превышает объем находящихся в сосуде молекул газа. Газы легко сжимаются, так ... Читать далее...
16. Строение твердых, жидких и газообразных тел Опыты и примеры показали нам, какие свойства имеют твердые, жидкие и газообразные тела. Знания о строении вещества помогут объяснить эти свойства. Лед, вода и водяной пар — три агрегатных состояния одного и того же вещества — воды. Значит, молекулы льда, воды и водяного пара не отличаются друг от друга. А раз так, то эти три ... Читать далее...
17. Средняя и мгновенная скорости Сквозь смежную метель мчится, сверкая огнями, экспресс. Вдруг поезд резко затормозил и остановился перед красным сигналом светофора. Никто из пассажиров, вероятно, и не подумал, что именно этот сигнал предупредил катастрофу: без него экспресс на полном ходу врезался бы в товарный поезд, оказавшийся на пути движения экспресса. Прислушаемся к разговору, который происходит в одном из купе ... Читать далее...
18. Взаимодействие молекул Твердые тела и жидкости не распадаются на отдельные молекулы, несмотря на то что их молекулы разделены промежутками и находятся в непрерывном беспорядочном движении. Более того, твердое тело, например, трудно растянуть или сломать. Чем же объяснить, что молекулы в телах не только удерживаются друг около друга, но и в некоторых случаях промежутки между ними трудно увеличить? ... Читать далее...
19. Уравнение состояния идеального газа Уравнение состояния. Мы детально рассмотрели поведение идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Была определена зависимость давления газа от концентрации его молекул и температуры (формула 2.10). На основе этой зависимости можно получить уравнение, связывающее все три макроскопических параметра P, V и T, характеризующие состояние данной массы достаточно разреженного газа. Это уравнение называют уравнением состояния идеального ... Читать далее...
20. План-конспект урока по физике. Тема: Температура и тепловое равновесие Цель урока: ввести понятие теплового равновесия, рассмотреть температуру как характеристику состояния теплового равновесия системы, познакомить учащихся со способами измерения температуры, обосновать необходимость газовой шкалы температур. Ход урока Проверка домашнего задания способом выполнения самостоятельной работы. Учащимся предложены задачи 2 – уровней сложности; выбирают уровень сложности по желанию. Задачи 1 – го уровня сложности. 1 Газ способен ... Читать далее...
21. Тепловое движение Посмотрите внимательно на следующую таблицу, где показано, как распределяются молекулы азота по скоростям: Ранее мы приводили для азота значение скорости, равное 454 м/с. Это было среднее значение. В действительности же в газе имеются молекулы с разными скоростями — как выше, так и ниже средней скорости. Иными словами, существует некоторое распределение молекул по скоростям. Движение отдельной ... Читать далее...
22. Давление газа Мы знаем, что газы в отличие от твердых тел и жидкостей заполняют весь сосуд, в котором они находятся (например, стальной баллон для хранения газов, камеру автомобильной шины и т. д.). При этом газ оказывает давление на стенки, дно и крышку баллона или камеры, в которых он находится. Чем обусловлено это давление? Молекулы газа беспорядочно движутся. ... Читать далее...
23. Измерение скоростей молекул газа Средняя скорость теплового движения молекул. Уравнение (2.9) дает возможность найти среднюю скорость теплового движения молекул. Подставляя в это уравнение получим выражение для среднего квадрата скорости: (2.11) Отсюда средняя скорость молекулы (точнее, средняя квадратическая скорость) равна: (2.12) Вычисляя по формуле (2.12) скорость молекул, например азота, при T = 0°C, получим: 500 м/с. Молекулы водорода при той ... Читать далее...
24. Применение уравнения состояния идеального газа к различным процессам С помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса и один из трех параметров — P, V или T — остаются неизменными. Количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра называют Газовыми законами. Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют Изопроцессами. (От греческого слова «изос» — равный.) ... Читать далее...
25. Итоги «Основы молекулярно-кинетической теории» Согласно основным положениям молекулярно-кинетической теории все тела состоят из молекул (или атомов); между молекулами на малых расстояниях, меньших собственных размеров молекул, действуют силы отталкивания, а на больших — силы притяжения; молекулы участвуют в хаотическом тепловом движении. В настоящее время все основные положении молекулярно-кинетической теории строго доказаны экспериментально. Измерены массы молекул и их размеры; определен характер ... Читать далее...
26. Работа в термодинамике Работа в механике и термодинамике. В механике работа определяется как произведение модулей силы и перемещения, умноженное на косинус угла между ними. Работа совершается при действии силы на движущееся тело и равна изменению кинетической энергии тела. В термодинамике движение тела как целого не рассматривается и речь идет о перемещении частей макроскопического тела друг относительно друга. В ... Читать далее...
27. Внутренняя энергия Из курса физики VII класса известно, что любое макроскопическое тело обладает внутренней энергией. Понятие внутренней энергии макроскопических тел играет важнейшую роль при исследовании тепловых явлений. Это обусловлено существованием фундаментального закона природы — Закона сохранения энергии. Открытие закона сохранения энергии стало возможным после того, как было доказано, что наряду с механической энергией микроскопические тело обладают еще ... Читать далее...
28. Молекулы и атомы Гипотеза о том, что все вещества состоят из отдельных мельчайших частиц, появилась очень давно, более двух тысяч лет назад. Но лишь на рубеже XIX — XX вв. было установлено, что это за частицы и какими свойствами они обладают. Частицы, из которых состоят вещества, называют Молекулами. Так, например, наименьшая частица воды — это молекула воды, наименьшая ... Читать далее...
29. Сложение скоростей и переход в другую систему отсчета при движении вдоль одной прямой 1. Сложение скоростей В некоторых задачах рассматривается движение тела относительно другого тела, которое также движется в выбранной системе отсчета. Рассмотрим пример. По реке плывет плот, а по плоту идет человек в направлении течения реки — в том направлении, куда плывет плот (рис. 3.1, а). Используя установленный на плоту столб, можно отмечать как перемещение плота относительно ... Читать далее...
30. Абсолютная температура. Температура — мера средней кинетической энергии молекул Абсолютный нуль температуры. Температура, определяемая формулой (2.6), очевидно, не может быть отрицательной, так как все величины, стоящие в левой чисти (2.6), заведомо положительны. Следовательно, наименьшее возможное значение температуры T есть T = 0, когда либо давление P, либо объем V равны нулю. Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объеме ... Читать далее...
31. Гидростатика 1. Зависимость давления жидкости от глубины Напомним, что давление p определяется соотношением P = F/S, (1) Где F — модуль силы давления, S — площадь поверхности, на которую действует сила давления. Сила давления направлена перпендикулярно поверхности. Давление является скалярной величиной. Его измеряют в Н паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м2. Атмосферное давление равно прим ... Читать далее...
32. Барометрическая формула Движение молекул связано с тепловым состоянием тела. Чем более нагрето тело, тем оживленнее беспорядочное движение молекул. Термин «беспорядочное движение молекул» с полным правом может быть заменен термином «тепловое движение молекул». Вследствие хаотического движения молекулы, разлетаясь во все стороны, должны бы равномерно распределиться в предоставленном им объеме. Почему же воздух, окружающий Землю, не разлетается по всему ... Читать далее...
33. Примеры решения задач «Температура. Энергия теплового движения молекул» При решении задач этой главы используется формула (2.6), определяющая абсолютную температуру, формула (2.9), связывающая среднюю энергию хаотического движения с температурой, и формула (2.12) для средней квадратической скорости молекул. Некоторые задачи удобно решать, используя формулу (2.10), связывающую давление газа с концентрацией молекул и абсолютной температурой. Кроме того, нужно знать значение постоянной Больцмана (2.7). 1. Чему равно ... Читать далее...
34. Решение задач по теме «Молекулярно – кинетическая теория идеального газа» Цель урока: развивать навыки решения задач на определение макроскопических и микроскопических параметров молекул, продолжить формирование умений самостоятельно мыслить, анализировать, проводить математические преобразования. Ход урока Проверка домашнего задания методом работы беседы, самостоятельной работы Беседа с учащимися: — Каким образом можно рассчитать среднюю скорость молекулы газа, зная его температуру? — Приведите примеры значений средних скоростей молекул газов ... Читать далее...
35. 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 ... Читать далее...
36. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Размеры молекул В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три положения, каждое из которых доказано с помощью опытов: Вещество состоит из частиц; эти частицы хаотически движутся; частицы взаимодействуют друг с другом. Свойства и поведение тел, начиная от разреженных газов верхних слоев атмосферы и кончая твердыми телами на Земле, а также сверхплотными ядрами планет и звезд, определяются движением ... Читать далее...
37. Молекулы и их движение Две ступени к познанию природы — ознакомление с характеристиками физических тел и физическими свойствами веществ — вами успешно пройдены. Продолжайте узнавать, из чего состоят вещества. Молекулы. Известное вам тело сахар-рафинад состоит из вещества сахарозы. Рафинад можно измельчить до состояния сахарной пудры, но она, как и сахар-рафинад, будет иметь белый цвет и сладкий вкус, хорошо растворяться ... Читать далее...
38. Применение уравнения теплового баланса 1. Первый закон термодинамики и уравнение теплового баланса До сих пор мы рассматривали первый закон термодинамики применительно к газам. Отличительной особенностью газа является то, что его объем может значительно изменяться. Поэтому согласно первому закону термодинамики переданное газу количество теплоты Q равно сумме совершенной газом работы и изменения его внутренней энергии: Q = ∆U + Aг. ... Читать далее...
39. Мгновенная и средняя скорость 1. Мгновенная скорость В этом параграфе мы будем рассматривать неравномерное движение. Однако при этом нам пригодится то, что мы знаем о прямолинейном равномерном движении. На рисунке 4.1 показаны положения разгоняющегося автомобиля на прямом шоссе с интервалом времени 1 с. Стрелка указывает на зеркальце заднего вида, положение которого мы рассмотрим далее более подробно. Мы видим, что ... Читать далее...
40. Физика поверхностей Для изучения физического явления не обязательно пользоваться дорогими и сложными приборами. Физика скрывается не только в блестящих приборах, но и в самой жизни, всюду вокруг нас. Надо только уметь увидеть ее. Например, сидя за чайным столом, можно наблюдать многие физические явления. Вот на тему о физике поверхностей мы и собираемся побеседовать. И пусть это будет ... Читать далее...