Урок "Рівняння стану ідеального газу"

    Тема уроку:  Рівняння стану ідеального газу.  

    Мета уроку: 

    навчальна: вивчити рівняння стану ідеального газу і перевірити на досліді його справедливість. Навчити учнів розв’язувати задачі з його використанням;

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

     виховна: розширити світогляд учнів про газоподібні речовини, 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 Менделєєва і Клапейрона, таблиці, 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 МКТ.

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 визначає основне рівняння МКТ?

е)  Записати і пояснити рівняння МКТ.

;        ;        

є)  Записати рівняння залежності тиску ідеального газу від концентрації і температури. ( p=nkT )

ж)  Що називають концентрацією? Як її визначити?

з)   За якою формулою можна визначити кількість молекул газу, якщо відомий газ і його маса?

     ;                      ;                        

II.  Мотивація навчальної діяльності учнів.

       Рівняння для визначення тиску ідеального газу ми вивчили, це основне рівняння МКТ. А як визначати інші параметри ідеального газу – об’єм і температуру, без використання термометра і вимірювання об’єму посудини? І чи пов’язані тиск, об’єм і температура між собою?

III.  Повідомлення теми і мети уроку.

IV.   Сприйняття та первинне усвідомлення матеріалу.

1. Рівняння стану ідеального газу.

     Рівняння стану ідеального газу – це рівняння що пов’язує між собою параметри стану ідеального газу - тиск, об’єм і температуру.

2.   Приклади  взаємозвязку  між тиском , обємом  і температурою газу.

       а).    змінюємо об’єм – змінюється тиск ( демонструємо дослід з гофрованим циліндром з’єднаним з манометром ).

       б).   змінюємо температуру – змінюється тиск ( гофрований циліндр поміщуємо в гарячу воду ).

        в).   від зміни температури може змінюватися об’єм ( наводимо приклади зміни об’єму м’яча на сонці або морозі ).

        г).   від раптової зміни тиску або об’єму змінюється також  температура газу ( це використовують в холодильниках і в теплових насосах ).

3.   Виведення рівняння Менделєєва-Клапейрона.

 Виведемо рівняння, яке повязує між собою тиск, об’єм і температуру, використавши основне рівняння МКТ.

;            ;                          ;          

;                 ;               

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

  ;                                         

      4.   Виведення рівняння Клапейрона.

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

;                                  ;                                

5.  Експериментальна перевірка рівняння стану ідеального газу.

 Перевіряємо значення  pV/T даної маси газу, який знаходиться в гофрованому циліндрі, при кімнатній температурі і помістивши циліндр у теплу воду.

Робимо висновок про те що рівняння стану ідеального газу (рівняння

Клапейрона) справджується.

       6.  Для чого потрібне рівняння стану?

           а).  воно дає змогу визначити одну з величин, якщо відомі дві інші( в термометрах, 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;

             г).  можна визначити як змінюється стан системи, якщо вона виконує роботу або дістає теплоту від навколишніх тіл.

 V.  Узагальнення та систематизація знань.

   1.   Дати відповіді на запитаня:

а)  Що називають рівнянням стану ідеального газу?

        б)   Сформулюйте рівняння Менделєєва-Клапейрона?

        в)   Сформулюйте рівняння Клапейрона?

VI. Підведення підсумків уроку.
Підсумовуємо вивчене на уроці.
Виставляємо і мотивуємо оцінки активним учням.

7. Домашнє завдання: §10, вправа 3(5), С. У. Гончаренко "Фізика 10 кл.", 2002 р.

      Дано:

   V=150 см³=1,5∙10^-4 м 

      m=0.4 г=4·10^-4 кг

    t=20 ⁰C                           

    p=8·10⁴ Па

    R = 8,31 Дж/моль·K

     M=?                                   Відповідь:  М=0,084 кг/моль, газ криптон.

     Використана література:

1.   М. В. Головко "Фізика 10 кл.", Київ, 2018 р.
2.   С. У. Гончаренко "Фізика 10 кл.", 2002 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.