Урок рівняння стану ідеального газу

Розробка уроку на тему:

Рівняння стану ідеального газу

Підготувала викладач фізики та астрономії: Коноплін О.Є.

Берегове 2021

Тема уроку: Рівняння стану ідеального газу.

Мета уроку:

Навчальна. Ввести рівняння стану ідеального газу. Вивести залежність між макроскопічними параметрами (p,V,T), що характеризують стан газу; навчити здобувачів освіти розв’язувати задачі на рівняння стану ідеального газу;

Розвиваюча: розвивати логічне мислення здобувачів освіти, уміння аналізувати, робити висновки, вміння застосувати знання в нестандартних ситуаціях; розвивати пізнавальний інтерес до вивчення фізики;

Виховна: виховувати самостійність, впевненість в собі та в своїх знаннях.

Тип уроку: Комбінований.

Міжпредметні зв’язки: математика, хімія.

Обладнання: підручники,  крейда, ганчірка.

План

1. Перевірка присутності здобувачів освіти  на уроці.
2. Аналіз самостійної роботи.
3. Вивчення нового матеріалу.
4. Вчимося розв’язувати задачі.
5. Запитання на закріплення вивченого.
6. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Перевірка присутності здобувачів освіти на уроці.
2. Аналіз самостійної роботи.
3. Вивчення нового матеріалу.

Д. Менделєєв         Б. Клапейрон

Кожна наука має своїх геніїв. Серед хіміків таким є  Дмитро Іванович  Менделєєв, який  народився 27 січня (8 лютого) 1834 році, Тобольськ, Санкт-Петербург – російський хімік та фізик, один з авторів періодичної таблиці хімічних елементів. Помер 20 січня (2 лютого) 1907 року.

     Клапейрон, Бенуа Поль Єміль народився 26 січня 1799 році в Парижі, французький фізик та інженер, який в 1834 році вивив рівняння стану ідеального газу, об’єднавши закон Бойля- Маріотта, закон  Гей-Люссака, закон Шарля і закон Авогадро. В 1874 році Д.І. Менделєєв і Б. Клапейрон вивели рівняння стану ідеального газу, який назвали рівнянням Менделєєва – Клапейрона за допомогою якого можна встановити зв'язок між макроскопічними параметрами газу у випадку його переходу з одного стану в інший. Помер  Бенуа Клапейрон 28 січня 1864 році.

Рівняння стану ідеального газу.

  Тиск газу повністю визначається його температурою та концентрацією молекул: p=nkT. Запишемо це рівняння у вигляді pV=NkT. Якщо склад і маса газу відомі, число молекул газу можна знайти зі співвідношення N=N_А.

Після підставлення маємо: pV =N_АkT (1).

  Добуток числа Авогадро N_А на сталу Больцмана k називають універсальною газовою сталою (R): R = N_Аk = 6,02× × 1,38; отже:

R=8,31

Рис.1. До виведення рівняння Клапейрона

Замінивши в рівнянні (1) N_Аk на R, одержимо рівняння стану ідеального газу (рівняння Менделєєва – Клапейрона):

pV = RT, або pV = νRT

Рівняння   Клапейрона.

  За допомогою рівняння Менделєєва-Клапейрона можна встановити зв'язок між макроскопічними параметрами газу у випадку його переходу з одного стану в інший. Нехай газ маси m і молярної маси M переходить зі стану (p₁, V_1, T₁) у стан (p₂ V₂ T₂) (рис.1). Для кожного стану напишемо рівняння Менделєєва-Клапейрона: p₁V₁ = RT₁;  p₂V₂ = RT_2. Розділивши обидві частини першого рівняння на T₁ , а другого – на T₂ , маємо: =

=

  Праві частини цих рівнянь є рівними; прирівнявши ліві частини, одержимо рівняння Клапейрона:

 = , тобто   = const

 Для даного газу деякої маси відношення добутку тиску на об’єм  до температури газу є незмінним.

 4. Вчимося розв’язувати задачі

Задача 1. Який тиск стиснутого повітря, що міститься в балоні місткістю

 20 л при температурі 12 , якщо маса цього повітря становить 2 кг?

Дано:                              Розв’язання:

V = 20 л 20×10^-2м³     Знаходимо молярну масу повітря:

t =  12

m = 2 кг M = 29×10^-3;

p - ?

 T = t +273 = 12+273 = 285К

З рівняння Менделєєва – Клапейрона знаходимо тиск:

pV = RT, з цього рівняння знайдемо тиск стиснутого повітря, що міститься в балоні місткістю 20 л при температурі 12:

R = 8,31

p = ;

Перевіримо одиницю, знайдемо значення шуканої величини:

[p] =   =  = = Па;

P = = = 81,7 ×10⁵ Па = 8,17 × 10⁶ (Па).

Відповідь: p = 8,17 × 10⁶ Па.

5. Запитання на закріплення вивченого.

1. Які макроскопічні параметри пов’язує  рівняння стану ідеального газу?

2. Чому дорівнює універсальна газова стала?

3. За якою формулою визначається рівняння Менделєєва – Клапейрона?

4. За якою формулою визначається рівняння Клапейрона?

6. Домашнє завдання.

Вивчити: §30 до стр.180. Вправа №30(1).

Використана література:

Фізика (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом Локтєва В.М.): підруч. для 10 кл. закл. загал. серед. Освіти / [ В.Г. Бар’яхтар, С.О. Довгий, Ф.Я. Божинова, О.О. Кірюхіна]; за ред. В.Г. Бар’яхтара, С.О. Довгого. – Харків: Вид-во «Ранок», 2018. – 272 с.: іл.

Використана література з інтернету:

https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Рівняння_стану_ідеального_газу&action=history.