Основные газовые законы

Газовые законы

Тема: «Газовые законы. Уравнение Клапейрона, Клапейрона-Менделеева».

Изучить газовые законы

Цели урока:

Изучить газовые законы; научиться объяснять законы с молекулярной точки зрения; изображать графики процессов; продолжить обучение решать графические и аналитические задачи, используя уравнение состояния и газовые законы.

Состояние идеального газа

Что является объектом изучения МКТ? Что в МКТ называют идеальным газом? Для того чтобы описать состояние идеального газа используют три термодинамических параметра. Какие? Назовите микроскопические параметры идеального газа и макроскопические параметры. Как создаётся давление? Как термодинамический параметр давления связан с микроскопическими параметрами? Как объём связан с микроскопическими параметрами?

Изопроцессы в газах

Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами. Рассмотрим следующие изопроцессы:

Изотермический процесс

Изобарный процесс

Изохорный процесс

T = const

p = const

V = const

Название процесса

Постоянная величина

Газовый закон

Газовых закона, как и изопроцесса – три. Первый газовый закон был получен в 1662 году физиками Бойлем и Мариоттом, Уравнение состояния – в 1834 году Клапейроном, а более общая форма уравнения – в 1874 году Д.И.Менделеевым.

Газовый закон –количественная зависимость между двумя термодинамическими параметрами газа при фиксированном значении третьего.

Определение процесса

План изучения нового материала.

Определение процесса, история открытия Условия применения Формула и формулировка закона Графическое изображение Пример проявления

Изотермический процесс

-.

Т2

Т2 > т1

Т1

Если T = const, то при V? p?, и наоборот V? p?

процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре. Условия выполнения: Т – const, m – const, хим. состав – const. Р1 V1 = Р2 V2 или РV=соnst (закон Бойля – Мариотта).

Изотермы

Р. Бойль 1662

Э. Мариотт 1676

Сжатие воздуха компрессором

Пример проявления: А) сжатие воздуха компрессором Б) расширение газа под поршнем насоса при откачивании газа из сосуда.

Закон Бойля-Мариотта справедлив для любых газов, а так же и для их смесей, например, для воздуха.

Применение закона Бойля-Мариотта

Газовые законы активно работают не только в технике, но и в живой природе, широко применяются в медицине. Закон Бойля-Мариотта начинает «работать на человека» (как, впрочем, и на любое млекопитающее) с момента его рождения, с первого самостоятельного вздоха.

Объем грудной клетки

Применение закона Бойля-Мариотта.

При дыхании межреберные мышцы и диафрагма периодически изменяют объем грудной клетки. Когда грудная клетка расширяется, давление воздуха в легких падает ниже атмосферного, т.е. «срабатывает» изотермический закон (pV=const), и в следствие образовавшегося перепада давлений происходит вдох.

Воздух

Применение закона Бойля-Мариотта.

Другими словами воздух идет из окружающей среды в легкие самотеком до тех пор, пока величины давления в легких и в окружающей среде не выровняются. Выдох происходит аналогично: вследствие уменьшения объема легких давление воздуха в них становится больше, чем внешнее атмосферное, и за счет обратного перепада давлений он переходит наружу.

Изобарный процесс

-.

Р2

Р2 < р1

Р1

Если р = const, то при Т? V?, и наоборот T? V?

процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном давлении. Условия выполнения Р – const, m – const, хим. состав – const V1 / T1 = V2 / T2 . V/Т = const (закон Гей-Люссака).

Изобары

Ж. Гей-Люссак 1802

Пример проявления

Расширение газа в цилиндре с подвижным поршнем при нагревании цилиндра

Изохорный процесс

-.

Р?

V2

V2 < V1

V1

Если V = const, то при Т? p?, и наоборот T? p?

процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном объеме. Условия выполнения: V – const, m – const, хим. состав – const. p/Т = const или P1 / T1 = P2 / T2 (закон Шарля).

Изохоры

Ж. Шарль 1787

Нагревание газа

Пример проявления.

Нагревание газа любой закрытой емкости, например в электрической лампочке при ее включении.

Основное уравнение

Р= n0 к T – основное уравнение М.К.Т., так как n0 – число молекул в единице объема газа n0 = N/V N - общее число молекул т.к. m=const, N - остается неизменным (N= const) P= NкT/V или PV/T = N? где Nк - постоянное число, то PV/T = const P1V1 / T1 = P2V2 / T2 - уравнение Клапейрона.

1834г. Французский физик Клапейрон, работавший длительное время в Петербурге, вывел уравнение состояния идеального газа при постоянной массе газа ( m=const).

Уравнение Клапейрона

Если взять произвольную массу газа m при любых условиях, то уравнение Клапейрона примет вид:

PV = m/M·RT- уравнение Клапейрона-Менделеева Это уравнение в отличии от предыдущих газовых законов связывает параметры одного состояния. Оно применяется, когда в процессе перехода газа из одного состояния в другое меняется масса газа.

Особенность газообразного состояния

1. В свойствах газов: - Управление давлением газа - Большая сжимаемость - Зависимость p и V от Т 2. Использование свойств газов в технике.

Использование свойств газов в технике

Газы в технике, применяются главным образом в качестве топлива; сырья для химической промышленности: химических агентов при сварке, газовой химико-термической обработке металлов, создании инертной или специальной атмосферы, в некоторых биохимических процессах. Газы также применяют в качестве амортизаторов (в шинах), рабочих тел в двигателях (тепловых на сжатом газе), двигателях внутреннего сгорания.

В технике используется свыше 30 различных газов

Использование свойств газов в технике.

В огнестрельном оружии для выталкивания пули из ствола. В качестве теплоносителей; рабочего тела для выполнения механической работы (реактивные двигатели и снаряды, газовые турбины, парогазовые установки, пневмотранспорт и др.), физической среды для газового разряда (в газоразрядных трубках и др. приборах). В технике используется свыше 30 различных газов.

Обобщение

PV = m/M·RT

P1V1 = P2V2

T = const

V = const

P = const

Какие величины сохраняются

Как изменяются остальные величины

(Название процесса)

Как изменяются остальные величины

Какие величины сохраняются.

Как изменяются остальные величины

(Название процесса)

Название процесса

Какие величины сохраняются.

Как изменяются остальные величины

(Название процесса)

Ответы

1 –вар Ответы 2 -вар.

V –ув, T 2 T=const T – ув P- ув T P=const 1 P V-ум 2 1 P Р 2 V 1 2 1 V V

Домашнее задание

Жданов: § 4.3 – 4.6 § 5.1 – 5.10 Дмитриева: § 12 – 16 Гладкова «Сборник задач» № 3.18, 3.43

Поведение итога урока

1. Мне было интересно____________ 2. Мне было легко________________ 3. Мне было трудно_______________ 4. Я узнал много нового____________