Уравнение идеального газа

Уравнение состояния идеального газа

Газовые законы.

Автор: Бахтина Ирина Владимировна, учитель физики МБОУ «СОШ №3 г. Новый Оскол Белгородской области

Понятие изопроцесса

Содержание.

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

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 =

p = nkT

p = kT

Обе части уравнения умножим на V, получим :

NAk = R = 6,02 х 10 231/моль х 1,38 х10 -23 Дж/К = 8,31 Дж/(моль.К)

R = 8,31 Дж/(моль К) – универсальная газовая постоянная

Уравнение состояния идеального газа

Газ с молярной массой

Выберем газ с молярной массой М и рассмотрим два его состояния в закрытом сосуде (m = const).

В виде

Запишем уравнение состояния

получил Б. Клапейрон

уравнение Клапейрона

уравнение Менделеева - Клапейрона

получил Д.И.Менделеев

Процессы

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

Изотермический процесс

Р1v1 = р2v2

pV = const

при Т = const

Р

V

Процесс изменения состояния газа при постоянной температуре называют ИЗО ИЧЕСКИМ

Терм

Закон Бойля – Мариотта: для газа данной массы произведение давления на объем постоянно, если температура не меняется

Пример: медленное расширение (сжатие) воздуха под поршнем в сосуде

p

Изотермическое сжатие

Изотермическое расширение

V

2

1

1/2

1/4

1/2

1

1/4

2

Изопроцессы в газах

Т = const

ВАЖНО: из двух изотерм в координатах pV выше расположена та, на которой температура больше. Из графиков видно, что при фиксированном значении V р1 < р2, что возможно лишь при T1<T2

Процесс закон графики термо- динамика

m = const

Бойля - Мариотта

Изотермы

Изотерми- ческий

Р1v1 = р2v2

T1<T2

Р2

Р1

V

Изобарный процесс

При р = const

Т

V

Процесс изменения состояния газа при постоянном давлении называют ИЗОБАРНЫМ

Закон Гей-Люссака: для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется

Пример: расширение газа при нагревании в сосуде с подвижным поршнем при ратм= const

Изобарное нагревание

Изобарное охлаждение

V3

V2

V1

T1

T2

T3

Давление

Изопроцессы в газах.

m = const

ВАЖНО: из двух изобар в координатах VТ выше расположена та, на которой давление меньше. Из графиков видно, что при фиксированном значении Т V1 < V2 , что возможно лишь при p1 > p2

Процесс закон графики термо- динамика

Изобарный

Гей - Люссака

Изобары

Р = const

p2 < p1

V2

V1

T

Р2

Р1

Изохорный процесс

При V = const

Процесс изменения состояния газа при постоянном объеме называют ИЗОХОРНЫМ

Закон Шарля: для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объем газа не меняется

Пример: нагревание газа в лампочке накаливания при ее включении V= const

р Т

Р

Р3

Р2

Изохорное охлаждение

Изохорное нагревание

Р1

T1

T2

T3

T

Объем

Изопроцессы в газах.

Шарля

ВАЖНО: из двух изохор в координатах pТ выше расположена та, на которой объем меньше. Из графиков видно, что при фиксированном значении Т р1 < р2 , что возможно лишь при V2 < V1 .

Процесс закон графики термо- динамика

m = const

Изохорный

Изохоры

V = const

V2 < V1

p2

p1

T

V2

V1

Номера процессов

Расположите номера процессов в соответствующие колонки таблицы.

Изохорное

Изобарное

Изотермическое

:

13, 14, 15

11, 12, 18

3, 5, 8

4, 6, 7

1, 2, 9

10, 16, 17

4

1

6

3

2

5

7

8

9

10

11

12

13

14

16

18

15

17

Нагревание

Охлаждение

Сжатие

Нагревание

Охлаждение

Расширение

Количество идеального газа

В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Как изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 ?

На рисунке показан график зависимости объема одноатомного идеального газа от температуры. Найти отношение давлений газа р2 /р1 5 2

На рисунке представлены графики процессов, проводимых с постоянной массой идеального газа . Какой из процессов изображен на графике 1? адиабатный изотермический изохорный изобарный

1 балл

0 баллов

0 баллов

0 баллов

Т2 = 4 т1

Т2 = ? т1

Т2 = 4/3 т1

Т2 = ? т1

1

3

2

4

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1

2

4

3

1 балл

1

2

3

0 баллов

0 баллов

1 балл

0 баллов

4

2

1

3

4

2

1

2

1

V0

Т0

График процесса

На рисунке показан график процесса, проведенного над 1 молем идеального газа. Найдите отношение температур Т2 /Т1. 6 5 15 3.

Один моль разреженного газа сначала изотермически сжимали, а затем изохорно нагревали. На каком из рисунков изображен график этих процессов? 1 2 3 4

1 балл

1

2

3

4

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1

2

3

4

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1

2

3

4

1 балл

3

2

1

Зависимость объема идеального газа

На диаграмме представлена зависимость объема идеального газа постоянной массы от абсолютной температуры. Как изменяется его давление в процессе 1 – 2 – 3 ?

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

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

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1 балл

1

2

3

4

0 баллов

0 баллов

0 баллов

3

1

4

2

1 балл

3

2

1

Д

А

С

В

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.

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

Давление 3 моль водорода в сосуде при температуре 300 К равно р1. Каково давление 1 моль водорода в этом сосуде при вдвое большей температуре? 3/2р1 2/3 р1 1/6 р1 6р1

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1

2

1 балл

3

4

0 баллов

0 баллов

1

2

0 баллов

3

4

1 балл

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1

2

3

4

1 балл

График изотермического расширения

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.

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 баллов

0 баллов

0 баллов

1 балл

2

3

1

4

Физические величины А) объем газа Б) давление газа В) температура газа

Их изменения не изменяется увеличивается уменьшается

А б в

1

2

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.