МКТ Скачать
презентацию
<<  Урок физики Основное уравнение МКТ МКТ  >>
Тпу
Тпу
Тпу
Тпу
Тпу
Тпу
Тпу
Тпу
Давление газа
Давление газа
Давление газа
Давление газа
Авогадро Амедео (1776 – 1856) – итальянский физик и химик
Авогадро Амедео (1776 – 1856) – итальянский физик и химик
Давление газа
Давление газа
Давление внутри газа или жидкости можно измерить, помещая туда
Давление внутри газа или жидкости можно измерить, помещая туда
Допустим, автомобиль поднимается гидравлическим домкратом, состоящим,
Допустим, автомобиль поднимается гидравлическим домкратом, состоящим,
Вычислим давление, оказываемое газом на одну из стенок сосуда
Вычислим давление, оказываемое газом на одну из стенок сосуда
Давление газа
Давление газа
Давление газа
Давление газа
Рисунок 1.4
Рисунок 1.4
Давление газа
Давление газа
Цельсий Андерс (1701 – 1744) – шведский астроном и физик
Цельсий Андерс (1701 – 1744) – шведский астроном и физик
График изохорического процесса на РV диаграмме называется изохорой
График изохорического процесса на РV диаграмме называется изохорой
График такой зависимости на РТ диаграмме имеет вид, указанный на
График такой зависимости на РТ диаграмме имеет вид, указанный на
Жозеф Гей-Люссак
Жозеф Гей-Люссак
График изобарического процесса на VT диаграмме называется изобарой
График изобарического процесса на VT диаграмме называется изобарой
График такой зависимости на Vt диаграмме имеет вид, показанный на рис
График такой зависимости на Vt диаграмме имеет вид, показанный на рис
Давление газа
Давление газа
Полезно знать графики изотермического процесса на VT и РT диаграммах
Полезно знать графики изотермического процесса на VT и РT диаграммах
Клапейрон Бенуа Поль Эмиль (1799 – 1864) – французский физик и инженер
Клапейрон Бенуа Поль Эмиль (1799 – 1864) – французский физик и инженер
Менделеев Дмитрий Иванович (1834 – 1907) – русский ученый
Менделеев Дмитрий Иванович (1834 – 1907) – русский ученый
Лекция окончена
Лекция окончена
Фото из презентации «Давление газа» к уроку физики на тему «МКТ»

Автор: Кузнецов С.И.. Чтобы познакомиться с фотографией в полном размере, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все фотографии на уроке физики, скачайте бесплатно презентацию «Давление газа» со всеми фотографиями в zip-архиве размером 969 КБ.

Скачать презентацию

Давление газа

содержание презентации «Давление газа»
Сл Текст Эф Сл Текст Эф
1Тпу. Курс лекций по молекулярной физике и2 39был назван его именем: (1.3.1) где k – постоянная0
термодинамике. Физика! Доц. кафедры ОФ Кузнецов Сергей Больцмана k = 1,38·10?23 Дж·К?1.
Иванович. 40Величину T называют абсолютной темпе-ратурой и0
2Тема 1. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ. 1.1.6 измеряют в градусах Кельвина (К). Она служит мерой
Основные понятия и определения молекулярной физики и кинетической энергии теплового движения частиц
термодинамики 1.2. Давление. Основное уравнение идеального газа. Из (1.3.1) получим: (1.3.2) Формула
молекулярно-кинетической теории 1.3. Температура и (1.3.2) применима для расчетов на одну молекулу
средняя кинетическая энергия теплового движения молекул идеального газа. Обозначим где R – универсальная
1.4. Законы идеальных газов 1.5. Уравнение состояния газовая постоянная:
идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона). 41Тогда следовательно, (1.3.3) – это формула для0
30 молярной массы газа.
41.1. Основные понятия и определения молекулярной0 42Так как температура определяется средней энергией0
физики и термодинамики. движения молекул, то она, как и давление, является
51.1. Основные понятия и определения молекулярной1 статистической величиной, то есть параметром,
физики и термодинамики. Совокупность тел, составляющих проявляющимся в результате совокупного действия
макроскопическую систему, называется термодинамической огромного числа молекул. Поэтому не говорят:
системой. Система может находиться в различных «температура одной молекулы», нужно сказать: «энергия
состояниях. Величины, характеризующие состояние одной молекулы, но температура газа».
системы, называются параметрами состояния: давление P, 43Основное уравнение молекулярно-кинетической теории0
температура T, объём V и так далее. Связь между P, T, V можно записать по другому. Так как Отсюда В таком виде
специфична для каждого тела и называется уравнением основное уравнение молекулярно-кинетической теории
состояния. употребляется чаще.
60 44Термометры. Единицы измерения температуры. Наиболее1
7Любой параметр, имеющий определённое значение для0 естественно было бы использовать для измерения
каждого равновесного состояния, является функцией температуры определение т.е. измерять кинетическую
состояния системы. Равновесной, называется такая энергию поступательного движения молекул газа. Однако
система, параметры состояния которой одинаковы во всех чрезвычайно трудно проследить за молекулой газа и еще
точках системы и не изменяются со временем (при сложнее за атомом. Поэтому для определения температуры
неизменных внешних условиях). При этом в равновесии идеального газа используется уравнение.
находятся отдельные, макроскопические части системы. 45Действительно, величины P и V легко поддаются0
8Процесс – переход из одного равновесного состояния0 измерению. В качестве примера рассмотрим изображенный
в другое. Релаксация – возвращение системы в на рисунке 1.4 простейший газовый термометр с
равновесное состояние. Время перехода – время постоянным давлением. Объем газа в трубке как мы видим,
релаксации. пропорционален температуре, а поскольку высота подъема
9Если равновесие установилось, то система0 ртутной капли пропорциональна V, то она пропорциональна
самопроизвольно не сможет выйти из него. Например, если и Т.
опустить горячий камень в холодную воду, то, через 46Рисунок 1.4.0
некоторое время наступит равновесное состояние: 47Существенно то, что в газовом термометре необходимо0
температуры выровняются. Но обратный процесс невозможен использовать идеальный газ. Если же в трубку вместо
– температура камня самопроизвольно не увеличится. идеального газа поместить фиксированное количество
10Атомная единица массы (а.е.м.) – (mед) – единица0 жидкой ртути, то мы получим обычный ртутный термометр.
массы, равная 1/12 массы изотопа углерода 12С – mC: Хотя ртуть далеко не идеальный газ, вблизи комнатной
Атомная масса химического элемента (атомный вес) А, температуры ее объем изменяется почти пропорционально
есть отношение массы атома этого элемента mA к 1/12 температуре. Термометры, в которых вместо идеального
массы изотопа углерода С12 (атомная масса – газа используются какие-либо другие вещества,
безразмерная величина). приходится калибровать по показаниям точных газовых
11Молекулярная масса (молекулярный вес): Отсюда можно0 термометров.
найти массу атома и молекулы в килограммах: 48В физике и технике за абсолютную шкалу температур0
12В термодинамике широко используют понятия киломоль,0 принята шкала Кельвина, названная в честь знаменитого
моль, число Авогадро и число Лошмидта. Дадим английского физика, лорда Кельвина. 1 К – одна из
определения этих величин. Моль – это основных единиц системы СИ Кроме того, используются и
стандартизированное количество любого вещества, другие шкалы: – шкала Фаренгейта (немецкий физик 1724
находящегося в газообразном, жидком или твердом г.) – точка таянья льда 32?F, точка кипения воды 212?F.
состоянии. 1 моль – это количество грамм вещества, – шкала Цельсия (шведский физик 1842г.) – точка таянья
равное его молекулярной массе. льда 0?С, точка кипения воды 100?С. 0?С = 273,15 К. На
131 киломоль - это количество килограмм вещества,0 рис.1.5приведено сравнение разных темп. шкал.
равное его молекулярной массе. 1 моль – это количество 490
грамм вещества, равное его молекулярной массе. 50Цельсий Андерс (1701 – 1744) – шведский астроном и0
14Авогадро Амедео (1776 – 1856) – итальянский физик и0 физик. Работы относятся к астрономии, геофизике,
химик. Основные физические работы посвящены физике. Предложил в 1742 г. стоградусную шкалу
молекулярной физике. Уже первыми своими исследованиями термометра, в которой за ноль градусов принял
в этой области заложил основы молекулярной теории, температуру таяния льда, а за 100 градусов –
выдвинув молекулярную гипотезу. Открыл важный для химии температуру кипения воды.
и физики закон, по которому в равных объемах различных 51Так как всегда, то и Т не может быть отрицательной0
газов при одинаковых условиях содержится одинаковое величиной. Своеобразие температуры заключается в том,
количество молекул (закон Авогадро). Исходя из этого что она не аддитивна (аддитивный – получаемый
закона, разработал метод определения молекулярного и сложением). Если мысленно разбить тело на части, то
атомного весов. температура всего тела не равна сумме температур его
15В 1811 г. Авогадро высказал предположение, что0 частей (длина, объём, масса, сопротивление, и так далее
число частиц в киломоле любого вещества постоянно и – аддитивные величины). Поэтому температуру нельзя
равно величине, названной, в последствии, числом измерять, сравнивая её с эталоном.
Авогадро Молярная масса – масса одного моля (µ). 52Современная термометрия основана на шкале0
16При одинаковых температурах и давлениях все газы0 идеального газа, где в качестве термометрической
содержат в единице объёма одинаковое число молекул. величины используют давление. Шкала газового термометра
Число молекул идеального газа, содержащихся в 1 м3 при – является абсолютной (Т = 0; Р = 0).
нормальных условиях, называется числом Лошмидта: 530
Нормальные условия: P0 = 105 Па; Т0 = 273 К; k = 541.4. Законы идеальных газов. В XVII – XIX веках1
1,38·10?23 Дж/К – постоянная Больцмана. были сформулированы опытные законы идеальных газов,
170 которые подробно изучаются в школьном курсе физики.
18Под идеальным газом мы будем понимать газ, для0 Кратко напомним их. Изопроцессы идеального газа –
которого: - радиус взаимодействия двух молекул много процессы, при которых один из параметров остаётся
меньше среднего расстояния между ними (молекулы неизменным.
взаимодействуют только при столкновении); - 551.Изохорический процесс. V = const. Изохорическим0
столкновения молекул между собой и со стенками сосуда – процессом называется процесс, протекающий при
абсолютно упругие (выполняются законы сохранения постоянном объёме V. Поведение газа при этом
энергии и импульса); - объем всех молекул газа много изохорическом процессе подчиняется закону Шарля: P/Т =
меньше объема, занятого газом. const: «При постоянном объёме и неизменных значениях
19Следует помнить, что классические представления в0 массы газа и его молярной массы, отношение давления
молекулярно-кинетической теории и термодинамике, как и газа к его абсолютной температуре остаётся постоянным».
вообще в микромире, не объясняют некоторые явления и 56График изохорического процесса на РV диаграмме1
свойства. Здесь, как и в механике, условием называется изохорой. Полезно знать график
применимости классических законов является выполнение изохорического процесса на РТ и VT диаграммах (рисунок
неравенства , где m – масса, ? – скорость, R – размер 1.6).
пространства движения частицы, ћ = 1,05·10–34 кг·м2/с – 57Уравнение изохоры: (1.4.1) Если температура газа0
постоянная Планка. В противном случае используются выражена в градусах Цельсия, то уравнение
квантово-механические представления. изохорического процесса записывается в виде (1.4.2) где
20Рассмотрим подробнее, что представляет собой один1 Р0 – давление при 0?С по Цельсию; ? ? температурный
из основных параметров состояния – давление P. Ещё в коэффициент давления газа равен 1/273 град?1.
XVIII веке Даниил Бернулли предположил, что давление 58График такой зависимости на РТ диаграмме имеет вид,0
газа – есть следствие столкновения газовых молекул со указанный на рисунке. Рисунок 1.7.
стенками сосуда. Именно давление чаще всего является 592. Изобарический процесс. Р = const. Изобарическим0
единственным сигналом присутствия газа. 1.2. Давление. процессом называется процесс, протекающий при
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. постоянном давлении Р. Поведение газа при изобарическом
21Итак, находящиеся под давлением газ или жидкость0 процессе подчиняется закону Гей-Люссака: V/T = const
действуют с некоторой силой на любую поверхность, «При постоянном давлении и неизменных значениях массы и
ограничивающую их объем. В этом случае сила действует газа и его молярной массы, отношение объёма газа к его
по нормали к ограничивающей объем поверхности. Давление абсолютной температуре остаётся постоянным».
на поверхность равно: где ?F – сила, действующая на 60Жозеф Гей-Люссак. Французский химик и физик, член0
поверхность площадью ?S. АН в Париже (1806).
220 61График изобарического процесса на VT диаграмме1
23Давление внутри газа или жидкости можно измерить,0 называется изобарой (рис. 1.8). Полезно знать графики
помещая туда небольшой куб с тонкими стенками, изобарического процесса на РV и РT диаграммах. Рисунок
наполненный той же средой. Рисунок 1.1. 1.8.
24Поскольку среда покоится, на каждую грань куба со0 62Уравнение изобары (1.4.3) Если температура газа0
стороны среды действует одна и та же сила ?F. В выражена в градусах Цельсия, то уравнение
окрестности куба давление равно ?F/?S, где ?S – площадь изобарического процесса записывается в виде (1.4.4) где
грани куба. ? температурный коэффициент объёмного расширения.
25Внутреннее давление является одним и тем же во всех0 63График такой зависимости на Vt диаграмме имеет вид,0
направлениях, и, во всем объеме независимо от формы показанный на рис. 1.9. Рисунок 1.9.
сосуда. Этот результат называется законом Паскаля: если 643. Изотермический процесс. T = const.0
к некоторой части поверхности, ограничивающей газ или Изотермическим процессом называется процесс,
жидкость, приложено давление P0, то оно одинаково протекающий при постоянной температуре Т. Поведение
передается любой части этой поверхности. идеального газа при изотермическом процессе подчиняется
26Допустим, автомобиль поднимается гидравлическим0 закону Бойля-Мариотта: РV = const «При постоянной
домкратом, состоящим, как показано на рисунке 1.2, из температуре и неизменных значениях массы газа и его
двух соединенных трубкой цилиндров с поршнями. Диаметр молярной массы, произведение объёма газа на его
большого цилиндра равен 1 м, а диаметр малого – 10 см. давление остаётся постоянным». График изотермического
Автомобиль имеет вес F2. Найдем силу давления на процесса на РV – диаграмме называется изотермой.
поршень малого цилиндра, необходимую для подъема 650
автомобиля. 66Полезно знать графики изотермического процесса на1
27Поскольку оба поршня являются стенками одного и0 VT и РT диаграммах (рис. 1.10). Уравнение изотермы
того же сосуда, то в соответствии с законом Паскаля они (1.4.5). Рисунок 1.10.
испытывают одинаковое давление. Пусть. – Давление на 674. Адиабатический процесс (изоэнтропийный).0
малый поршень, а. – давление на большой поршень. Тогда, Процесс, происходящий без теплообмена с окружающей
т.к. P1 = P2, имеем: средой. 5. Политропический процесс. Процесс, при
28Вычислим давление, оказываемое газом на одну из1 котором теплоёмкость газа остаётся постоянной.
стенок сосуда. Рис. 1.3 Обозначим: n – концентрация Политропический процесс – общий случай всех
молекул в сосуде; m0 – масса одной молекулы. Движение перечисленных выше процессов.
молекул по всем осям равновероятно, поэтому к одной из 686. Закон Авогадро. При одинаковых давлениях и0
стенок сосуда, площадью S подлетает в единицу времени одинаковых температурах, в равных объёмах различных
молекул, где – проекция вектора скорости на идеальных газов содержится одинаковое число молекул. В
направление, перпендикулярное стенке. одном моле различных веществ содержится молекул (число
291 Авогадро).
301 697. Закон Дальтона. Давление смеси идеальных газов0
31Каждая молекула обладает импульсом m0?x, но стенка0 равно сумме парциальных давлений Р, входящих в неё
получает импульс (при абсолютно-упругом ударе ). За газов (Р1 – давление, которое оказывал бы определённый
время dt о стенку площадью S успеет удариться число газ из смеси, если бы он занимал весь объём).
молекул, которое заключено в объёме V: Общий импульс, 708. Объединённый газовый закон (Закон Клапейрона). В0
который получит стенка S: Разделив обе части равенства соответствии с законами Бойля - Мариотта (1.4.5) и
на S и dt; получим выражение для давления: (1.2.1). Гей-Люссака (1.4.3) можно сделать заключение, что для
32Таким образом, мы определили давление, как силу,0 данной массы газа (1.4.7) Это объединённый газовый
действующую в единицу времени на единицу площади: закон Клапейрона.
(1.2.2). 71Клапейрон Бенуа Поль Эмиль (1799 – 1864) –0
33Наивно полагать, что все молекулы подлетают к1 французский физик и инженер. Физические исследования
стенке S с одной и той же скоростью (рисунок 1.3). На посвящены теплоте, пластичности и равновесию твердых
самом деле молекулы имеют разные скорости, направленные тел. Придал математическую форму идеям Н. Карно, первым
в разные стороны, то есть скорости газовых молекул – оценил большое научное значение его труда. Вывел
случайная величина. Более точно случайную величину уравнения состояния идеального газа. Впервые ввел в
характеризует среднеквадратичная величина. термодинамику графический метод.
34Под скоростью понимаем среднеквадратичную скорость0 721.5. Уравнение состояния идеального газа (уравнение1
Вектор скорости, направленный произвольно в Менделеева-Клапейрона). Идеальным газом называют газ,
пространстве, можно разделить на три составляющих: Ни молекулы которого пренебрежимо малы, по сравнению
одной из этих проекций нельзя отдать предпочтение из-за расстояния между ними, и не взаимодействуют друг с
хаотичного теплового движения молекул, то есть в другом на расстоянии. Все газы, при нормальных
среднем . условиях, близки по свойствам к идеальному газу. Ближе
35Следовательно, на другие стенки будет точно такое0 всех газов к идеальному газу – водород. Уравнение,
же давление. Тогда можно записать в общем случае: или связывающее основные параметры состояния идеального
(1.2.3) где – средняя энергия одной молекулы. Это газа вывел великий русский ученый Д.И. Менделеев.
основное уравнение молекулярно-кинетической теории 73Менделеев Дмитрий Иванович (1834 – 1907) – русский0
газов. Итак, давление газов определяется средней ученый. Работы преимущественно в области химии, а также
кинетической энергией поступательного движения молекул. физики, метрологии, метеорологии. Открыл в 1869 году
36Единицы измерения давления. По определению, поэтому0 один из фундаментальных законов природы – периодический
размерность давления 1 Н/м2 = 1Па; 1 атм.= 9,8 Н/см2 = закон химических элементов – и, на его основе, создал
98066 Па ? 105 Па 1 мм рт.ст. = 1 тор = 1/760 атм. = периодическую таблицу химических элементов. Исправил
133,3 Па 1 бар = 105 Па; 1 атм. = 0,98 бар. значения атомных весов многих элементов, предсказал
371.3. Температура и средняя кинетическая энергия1 существование и свойства новых.
теплового движения молекул. Из опыта известно, что если 74Менделеев объединил известные нам законы0
привести в соприкосновение два тела: горячее и Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля с законом Авогадро.
холодное, то через некоторое время их температуры Уравнение, связывающее все эти законы, называется
выровняются. Что перешло от одного тела к другому? уравнением Менделеева-Клапейрона и записывается так: ,
Раньше, во времена Ломоносова и Лавуазье считали, что (1.5.1) здесь – число молей. Для одного моля можно
носителем тепла является некоторая жидкость – теплород. записать.
На самом деле – ничего не переходит, только изменяется 75Если обозначим – плотность газа, то (1.5.2) Если0
средняя кинетическая энергия – энергия движения рассматривать смесь газов, заполняющих объём V при
молекул, из которых состоят эти тела. температуре Т, тогда, парциальные давления, можно
38Именно средняя кинетическая энергия атомов и0 найти, как: , , …..
молекул служит характеристикой системы в состоянии 76Согласно закону Дальтона: полное давление смеси0
равновесия. Это свойство позволяет определить параметр газа равно сумме парциальных давлений всех газов,
состояния, выравнивающийся у всех тел, контактирующих входящих в смесь Отсюда, с учетом вышеизложенного,
между собой, как величину, пропорциональную средней можно записать (1.5.3) – это уравнение
кинетической энергии частиц в сосуде. Менделеева-Клапейрона для смеси газов.
39Чтобы связать энергию с температурой, Больцман ввел0 77Лекция окончена !1
коэффициент пропорциональности k, который впоследствии
77 «Давление газа» | Давление газа 22
http://900igr.net/fotografii/fizika/Davlenie-gaza/Davlenie-gaza.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

133 темы
Фото
Презентация: Давление газа | Тема: МКТ | Урок: Физика | Вид: Фото