Автор: Бахтина Ирина Владимировна, учитель физики

1. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА. ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ Автор: Бахтина Ирина Владимировна, учитель физики МБОУ «СОШ №3 г. Новый Оскол Белгородской области

2. СОДЕРЖАНИЕ • Уравнение состояния идеального газа …... • Понятие изопроцесса ……………………........ • Изотермический процесс…………………….. • Изобарный процесс …………………………… • Изохорный процесс ………………………….... • Тестовые задания …………………………….....

3. Зависимость давления идеального (достаточно разреженного) газа от температуры и концентрации его молекул имеет вид: p = nkT Попытаемся получить на основе этой зависимости уравнение, связывающее все три макроскопических параметра, характеризующие состояние идеального газа: p, V , T N = NА N N 1 n = p = nkT p = kT V V V обе части уравнения умножим на V,получим: NА NА pV = kT pV = RT p = kT NAk = R =6,02 х 10 231/моль х1,38 х10 -23 Дж/К = 8,31 Дж/(моль.К) m m m m R = 8,31 Дж/(мольК)– универсальная газовая постоянная M M M M уравнение состояния идеального газа

4. в виде Запишем уравнение состояния p1V1 p2V2 = Выберем газ с молярной массой Ми рассмотрим два его состояния взакрытом сосуде (m = const) = T1 T2 pV pV = = T T m m m m R R R R M M M M pV = RT pV = RT получил Б. Клапейрон уравнение Клапейрона m m M M pV p1V1 p1V1 p2V2 p2V2 = = =const T1 T1 T T2 T2 уравнение Менделеева - Клапейрона получил Д.И.Менделеев

5. С помощью уравнения состояния можно исследовать процессы, в которых масса газа постоянна: m = const Количественные зависимости между двумя параметрами газа при неизменном значении третьего параметра называют газовыми законами. Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров:p, V, T- называют изопроцессами. процесс закон графики термодинамика m = const

6. ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС Процесс изменения состояния газа при постоянной температуре называют ИЗО ИЧЕСКИМ ТЕРМ pV = const при Т =const Закон Бойля – Мариотта: для газа данной массы произведение давления на объем постоянно, если температура не меняется р1V1 = р2V2 Пример: медленное расширение (сжатие) воздуха под поршнем в сосуде p 2 изотермическое сжатие изотермическое расширение pV =const 1 р V T 1/2 1/4 1/2 1 V 1/4 2

7. р р V T2 T1 V T T ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ процесс закон графики термо- динамика m = const Бойля - Мариотта изотермы изотерми- ческий р1V1 = р2V2 Т =const T1<T2 р2 р1 V ВАЖНО:из двух изотерм в координатахpVвыше расположена та, на которой температура больше. Из графиков видно, что при фиксированном значенииVр1 < р2, что возможно лишьпри T1<T2

8. ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС Процесс изменения состояния газа при постоянном давлении называют ИЗОБАРНЫМ при р =const Закон Гей-Люссака: для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется V2 V T2 Пример: расширение газа при нагревании в сосуде с подвижным поршнем при ратм=const изобарное нагревание изобарное охлаждение V3 Т V T V2 V1 pV V = =const =const V1 T T1 T T1 T2 T3

9. р р V V T T ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ процесс закон графики термо- динамика m = const изобарный Гей - Люссака изобары р =const p2 < p1 р2 V2 V2 V1 р1 T2 T ВАЖНО:из двух изобар в координатахVТ выше расположена та, на которой давление меньше. Из графиков видно, что при фиксированном значенииТV1 < V2 , что возможно лишьпри p1> p2 V1 = T1

10. ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС Процесс изменения состояния газа при постоянном объеме называют ИЗОХОРНЫМ приV=const Закон Шарля: для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объем газа не меняется р2 T2 Пример: нагревание газа в лампочке накаливания при ее включенииV=const р р Т р3 р2 pV р1 p изохорное нагревание изохорное охлаждение =const = =const р1 T1 T T T1 T2 T3 T

11. р V р V T T ИЗОПРОЦЕССЫ В ГАЗАХ процесс закон графики термо- динамика m = const изохорный Шарля Изохоры V=const V2 < V1 V2 p2 p2 V1 p1 T2 T ВАЖНО:из двух изохор в координатахpТ выше расположена та, на которой объем меньше. Из графиков видно, что при фиксированном значенииТ р1 < р2 , что возможно лишьпри V2< V1. p1 = T1

12. р V р р р р р р р р V V V V V р р р T T T T T T V T T T T T T V V V V V Расположите номера процессов в соответствующие колонки таблицы 4 1 6 3 2 5 7 8 9 10 11 12 : 13 14 16 18 15 17 изохорное изобарное изотермическое нагревание охлаждение сжатие нагревание охлаждение расширение 13, 14, 15 11, 12, 18 3, 5, 8 4, 6, 7 1, 2, 9 10, 16, 17

13. V V р р Т V • В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Как изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 ? 2 1 балл 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 Т2 = 4 Т1 Т2 = ¼ Т1 Т2 = 4/3 Т1 Т2 = ¾ Т1 1 3 2 4 • На рисунке показан график зависимости объема одноатомного идеального газа от температуры. Найти отношение давлений газа р2 /р1 • 5 2 2 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 1 2 4 3 V0 1 балл Т0 5 2 2 5 • На рисунке представлены графики процессов, проводимых с постоянной массой идеального газа . Какой из процессов изображен на графике 1? • адиабатный изотермический • изохорный изобарный 1 2 3 0 баллов 0 баллов 1 балл 0 баллов 4 2 1 3 4

14. V V р р р V Т V Т Т • На рисунке показан график процесса, проведенного над 1 молем идеального газа. Найдите отношение температур Т2 /Т1. • 6 5 15 3 3 2 1 1 балл 1 2 3 4 0 баллов 0 баллов 0 баллов • Один моль разреженного газа сначала изотермически сжимали, а затем изохорно нагревали. На каком из рисунков изображен график этих процессов? • 1 2 3 4 1 2 3 4 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 2 3 4 3р0 1 балл 2р0 р0 V0 3V0 5V0

15. V V Т Т • На диаграмме представлена зависимость объема идеального газа постоянной массы от абсолютной температуры. Как изменяется его давление в процессе 1 – 2 – 3 ? 3 0 баллов 2 1 0 баллов 0 баллов 1 балл 1 на участках 1 – 2 и 2 – 3 увеличивается на участках 1 – 2 и 2 – 3 уменьшается на участке 1 – 2 уменьшается, на участке 2 – 3 не изменяется на участке 1 – 2 не изменяется, на участке 2 – 3 увеличивается 2 3 4 Д • В сосуде, закрытом поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показан график зависимости объема газа от его температуры. • В каком состоянии давление газа наибольшее? • А В С Д А С В 0 баллов 0 баллов 0 баллов 3 1 4 2 1 балл

16. Разреженный углекислый газ изобарно сжимается. Масса газа постоянна. Как надо изменить абсолютную температуру газа, чтобы уменьшить его объем в 4 раза? • повысить в 16 раз повысить в 4 раза • понизить в 16 раз понизить в 4 раза 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 2 1 балл 3 4 • В цилиндрическом сосуде под поршнем находится идеальный газ, давление которого 4 х 105 Па и температура 300 К. Как надо изменить объем газа, не меняя его температуры, чтобы давление увеличилось до 0,8 х 106 Па? • увеличить в 2 раза увеличить в 4 раза • уменьшить в 2 раза уменьшить в 4 раза 0 баллов 0 баллов 1 2 0 баллов 3 4 1 балл • Давление 3 моль водорода в сосуде при температуре 300 К равно р1. Каково давление 1 моль водорода в этом сосуде при вдвое большей температуре? • 3/2р12/3 р11/6 р16р1 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 2 3 4 1 балл

17. р Т • На рисунке показан график изотермического расширения водорода массой 4 х10 -2 кг. Определите его массу, округлив ответ до целых • 300 К 332 К 600 К 900 К р, 10 4 Па 60 0 баллов 0 баллов 0 баллов 1 балл 40 2 3 1 4 20 • Одноатомный идеальный газ неизменной массы находится в сосуде с поршнем. Процесс изменения состояния газа показан на диаграмме. Как изменяются в ходе процесса объем, давление и температура газа? • Каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами. 0,2 0,8 0,4 0,6 V,м3 1 2 Физические величины А) объем газа Б) давление газа В) температура газа их изменения не изменяется увеличивается уменьшается А Б В

18. Использованная литература • Физика : Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский. – 12-е изд. – М. : Просвещение, 2004 . • ЕГЭ 2011. Физика. Универсальные материалы для подготовки учащихся / ФИПИ – М. : Интеллект – Центр. 2011. • Самое полное издание типовых вариантов ЕГЭ: 2011, 2012 : Физика / авт. – сост. А.В.Берков, В.А.Грибов. – М.: АСТ: Астрель, 2011, 2012. • Портреты ученых – страницы свободного доступа сети интернет • Рекомендации по использованию триггеров в тестовых заданиях даны Г.Ф.Кузнецовым.