Урок "Ізопроцеси. Газові закони"

  

    Тема уроку:  Ізопроцеси. Газові закони.  

    Мета уроку: 

    навчальна: вивчити поняття ізопроцесів і газові закони та перевірити на досліді їх справедливість. Навчити учнів будувати графіки і розв’язувати задачі з їх використанням;

     розвиваюча: розвивати спостережливість, логічне та творче мислення, інтерес до фізичної науки; сприяти розвитку пізнавальних здібностей учнів;

     виховна: розширювати світогляд учнів, виховувати вміння формулювати і відстоювати свою думку, впевненість у власних здібностях і знаннях.

     Тип уроку: Урок засвоєння нових знань.

     Обладнання:  Гофрований циліндр, манометр, з’єднувальні трубки, посудина з теплою водою, термометр, портрети вчених, таблиці, написи і графіки на дошці, карточки тестів для контролю знань.

ХІД УРОКУ.

I.   Актуалізація опорних знань.

1.  Завдання на карточках тестового контролю (для 4 учнів).

2.  Дати відповіді на запитання:

а) Назвіть основні положення молекулярно - кінетичної теорії.

б) Назвіть основні властивості газів і як вони залежать від молекулярної будови.

в)  Який газ називають ідеальним?

г)  Якими основними параметрами характеризують газ (термодинамічну систему - p, V, T)?

      д) Що називають рівнянням стану ідеального газу?

       е)  Сформулюйте і напишіть рівняння Менделєєва-Клапейрона?

                                  

 

R – універсальна газова стала;      R=8.31 Дж/моль∙К   

       є)  Сформулюйте і напишіть рівняння Клапейрона?

  Для даної маси газу  m=const;   M=const;     R=const;

 

 

 

II.  Мотивація навчальної діяльності учнів.

Рівняння стану ідеального газу дозволяє описати , що відбувається з газом за будь-яких змін всіх його параметрів. Однак багато процесів у газах, що відбуваються у природі, або здійснюються за участю техніки, набувають зміни тільки двох параметрів при сталій масі газу.

Розглянемо газові процеси, у яких один із трьох параметрів  - тиск р, об’єм V чи температура T залишаються постійними, а два інших змінюються.

Такі процеси називають ізопроцесами.

III.  Повідомлення теми і мети уроку.

IV.   Сприйняття та первинне усвідомлення матеріалу.

1. Поняття ізопроцесів і газових  законів.

       Ізопроцеси –це процеси, які відбуваються  при незмінному значені одного з макроскопічних параметрів( p, V або T).

       Скільки ізопроцесів ми будемо досліджувати?

       Газові закони – це закони, які встановлюють кількісну залежність між двома параметрами стану ідеального газу для ізопроцесів.

      2. Ізотермічний процес.

Процес, що відбувається з даною масою газу при сталій температурі, називають ізотермічним (m=const, T=const).

Якщо маса газу не змінюється, то для цього процесу можна записати:

                                        

           У даному процесі температура не змінюється, тобто Т₁ = Т₂. Тому.

                               

Одержана формула виражає закон, встановлений дослідним шляхом в другій половині 17 століття англійським ученим Робертом Бойлем і французьким ученим Едмом Маріоттом, тому цей закон має назву закону Бойля-Маріотта.

Його можна сформулювати так: для даної маси газу при сталій температурі  добуток тиску на його об’єм є величина стала.

Отже залежність між тиском і об’ємом обернено пропорційна, а графік цієї залежності – гіпербола.

Цю криву називають ізотермою.

 

 

 

      Експериментально перевіряємо закон Бойля-Маріотта з допомогою гофрованого циліндра приєднаного до манометра.

 Робимо висновок про те що закон Бойля-Маріотта справджується.

       3. Ізобарний процес.

 Процес, що відбувається з даною масою газу при сталому тиску, називають ізобарним (m=const, p=const)..

– Який зв’язок між об’ємом і температурою в ізобарному процесі?

               

        Цей закон встановлений експериментально французьким фізиком Ж. Гей-Люссаком у 1802 р. і названий на честь вченого законом Гей-Люссака.

Він формулюється так: для даної маси газу при сталому тиску відношення об’єму до температури є величина стала.

 Графіком залежності об’єму від температури є пряма лінія яку

називають ізобарою.  

Зверніть увагу на те, як зображена ізобара біля абсолютного нуля.

 

 

Експериментально перевіряємо закон Гей-Люссака.

 Робимо висновок про те що закон справджується.

      4. Ізохорний процес.

Процес, що відбувається з даною масою газу при сталому обємі, називають ізохорним (m=const, V=const).

– Який зв’язок між тиском і температурою при ізохорному процесі? Чому?

Ця залежність між тиском і температурою була експериментально встановлена у 1787 році французьким ученим Жаком Шарлем і має назву закону Шарля.

Формулюється закон так: для даної маси газу при сталому об’ємі відношення тиску до температури є величина стала.

Графіком залежності тиску від температури є пряма лінія яку

називають ізохорою.  

 

 

 

 

 

 

 Експериментально перевіряємо закон Шарля з допомогою гофрованого циліндра приєднаного до манометра, помістивши циліндр у теплу воду.

 Робимо висновок про те що закон Шарля справджується.

       5.  Для чого потрібні газові закони?

           а).  вони дають змогу визначити як буде змінюватися один з параметрів газу, якщо відомо зміну другого (в газових балонах);

           б).  для дослідження теплових явищ( в двигунах, холодильниках, в теплових насосах);

            в).  можна передбачити, як будуть відбуватися різні процеси при певних зовнішніх умовах;

 V.  Узагальнення та систематизація знань.

   1. Дати відповіді на запитання:

 а)  Що називають ізопроцесами?

 б)  Які ви знаєте ізопроцеси?

в)  Якими законами вони описуються?

    При температурі 0 ^oС тиск у газовому балоні становить 75 кПа. Яким буде тиск газу у балоні при температурі 100 ^oС?

 

Дано: V = const                           t1 = 0 oC p1 = 75 кПа=75000 Па t2 = 100 oC
p2 – ?

3.  Розв’язати задачу.

       Повітряна куля при 17 ^oС має обєм 2 м². На скільки зміниться об’єм кулі, якщо температура зросте на 10 ^oС?

Дано: P = const t1 = 17 oC V1 = 2 м3 ∆t = 10 оС
ΔV - ?

4.  Реферат учня про вклад українських вчених у розвиток молекулярної фізики.

6.     Підведення підсумків уроку.
   Підсумовуємо вивчене на уроці. Виставляємо і мотивуємо оцінки активним учням.
7.                    Домашнє завдання: §21, задача 1(ст. 196), Л.Е.Генденштейн, І.Ю.Ненашев "Фізика 10 кл.", 2010 р.

     Використана література:

1.   М.В. Головко "Фізика 10 кл.", Київ, 2018 р.
2.   Л.Е. Генденштейн, І.Ю.Ненашев "Фізика 10 кл.", Харків, 2010 р.
3.   А.П. Римкевич "Збірник задач з фізики", Харків, 2005 р.
4. Г.Г. Кордун "Учням про видатних фізиків", Київ, 1989 р.
5. Г.Г. Кордун "Історія фізики", Київ, 1984 р.