Решение задач по физике на уравнения состояния

Решение задач по теме «Уравнение состояния идеального газа»

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.

ТЕМА: Решение задач по теме «Уравнение состояния идеального газа»

Учебная: Диагностика степени усвоения знаний по теме «Уравнение состояния идеального газа» и формирование практических умений по их применению .

Развивающая: Развивать интерес к физике, развивать практические умения учащихся при решении задач.

Воспитательная : воспитывать сознательное отношение к учебе и заинтересованность в изучении физики.

Тип урока: урок комплексного применения знаний

I. Организационно — мотивационный этап

1) Организация начала урока

2) Проверка домашнего задания

II. Организационно — мотивационный этап

3) Актуализация имеющихся знаний.

4) Закрепление знаний и способов действия

6) Первоначальная проверка понимания

III. Рефлексийна — заключальны этап

7) Подведение итогов занятия. Выставление оценок

8) Домашнее задание

I. Организационно — мотивационный этап

1) Организация начала урока

Приветствие учащихся и учителя. Проверить подготовленность учащихся к уроку, правильную организацию рабочего места. Отметить отсутствующих в журнале.

2) Проверка домашнего задания

Фронтальная проверка выполнения домашнего задания. Обсуждения результатов выполнения

II. Операционно — познавательный этап.

3) Актуализация имеющихся знаний.

А) Фронтальный опрос

— Перечислите макроскопические параметры состояния идеального газа ( Р,V,Т)

— Какое уравнение называют уравнением состояния? (Уравнение, выражающее связь между макроскопическими параметрами состояния вещества)

-В чем заключается основная задача МКТ? ( Установление связи между макроскопическими параметрами, т.е. нахождение уравнения состояния того или иного тела)

-Сформулировать и доказать закон Дальтона (Давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов, p=p1 +…рn )

-Записать уравнение Клапейрона. При каких условиях оно справедливо? (PV\T=P0V0\\T0, m=const, M=const)

— Записать уравнение Менделеева — Клапейрона.

4) Закрепление знаний и способов действия

Задачи решаются на доске:

1. Определить массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17 °С.

Дано: V = 20 л, р = 830 кПа, t = 17 ° C , М = 2·10-3 кг/моль, R = 8,31 Дж/(моль·К).

Решение Выведем размерность искомой физической величины:

Ответ: m = 1,38·10 -2 кг.

2 . Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 0 С имеет объем 5 л. Чему будет равен объем этой массы газа при нормальных условиях?

3. В баллоне находится газ под давлением 40 Па и при температуре 27 °С. Когда из баллона выпустили 3/5 газа, содержавшегося в нем, его температура понизилась до -33 °С. Определить давление газа, оставшегося в сосуде.

Дано: V — const , р1 = 40 МПа, t 1 = 27 °С, t 2 = -33 °С, m 2 = 2/5 m 1

Решение

Ответ: р2 = 12,8 Па.

4. При уменьшении объема газа в 2 раза давление увеличилось на 120 кПа, а абсолютная температура возросла на 10 %. Каким было первоначальное давление?

6) Первоначальная проверка понимания

Задачи решаются самостоятельно учениками

1. Определите температуру кислорода массой 64 г, находящегося в сосуде объёмом 1 л при давлении 5 • 10 6 Па. Молярная масса кислорода М = 0,032 кг/моль.

Р е ш е н и е. Согласно уравнению Менделеева—Клапейрона Отсюда температура кислорода.

2. Найти плотность водорода при температуре 15 0 С и давлении 9,8·10 4 Па. (0,085 кг/м 3 )

3. В баллоне находится газ при температуре 15 0 С. Во сколько раз уменьшится давление газа, если 40 % его выйдет из баллона, а температура при этом понизится на 8 0 С?

( Ответы : m=16 кг ; Р =249300 Па ; V=0,03 м 3; Т =150 К )

III. Рефлексийно – заключительный этап

7) Подведение итогов занятия. Выставление оценок

8) Домашнее задание упр.3(5-7). Подготовится к проверочной работе

9) Рефлексия: Ребята высказываются одним предложением, выбирая начало фразы из рефлексивного экрана на доске: Сегодня я узнал… Было интересно… Было трудно… Я понял, что…

Решение задач по теме «Уравнение состояния идеального газа»

1. Определить массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17 °С.

2 . Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 0 С имеет объем 5 л. Чему будет равен объем этой массы газа при нормальных условиях?

3. В баллоне находится газ под давлением 40 Па и при температуре 27 °С. Когда из баллона выпустили 3/5 газа, содержавшегося в нем, его температура понизилась до -33 °С. Определить давление газа, оставшегося в сосуде.

4. При уменьшении объема газа в 2 раза давление увеличилось на 120 кПа, а абсолютная температура возросла на 10 %. Каким было первоначальное давление?

1. Определите температуру кислорода массой 64 г, находящегося в сосуде объёмом 1 л при давлении 5 • 10 6 Па. Молярная масса кислорода М = 0,032 кг/моль.

2. Найти плотность водорода при температуре 15 0 С и давлении 9,8·10 4 Па. (0,085 кг/м 3 )

3. В баллоне находится газ при температуре 15 0 С. Во сколько раз уменьшится давление газа, если 40 % его выйдет из баллона, а температура при этом понизится на 8 0 С?

Решение задач по теме «Уравнение состояния идеального газа»

1. Определить массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17 °С.

2 . Газ при давлении 0,2 МПа и температуре 15 0 С имеет объем 5 л. Чему будет равен объем этой массы газа при нормальных условиях?

3. В баллоне находится газ под давлением 40 Па и при температуре 27 °С. Когда из баллона выпустили 3/5 газа, содержавшегося в нем, его температура понизилась до -33 °С. Определить давление газа, оставшегося в сосуде.

4. При уменьшении объема газа в 2 раза давление увеличилось на 120 кПа, а абсолютная температура возросла на 10 %. Каким было первоначальное давление?

1. Определите температуру кислорода массой 64 г, находящегося в сосуде объёмом 1 л при давлении 5 • 10 6 Па. Молярная масса кислорода М = 0,032 кг/моль.

2. Найти плотность водорода при температуре 15 0 С и давлении 9,8·10 4 Па. (0,085 кг/м 3 )

3. В баллоне находится газ при температуре 15 0 С. Во сколько раз уменьшится давление газа, если 40 % его выйдет из баллона, а температура при этом понизится на 8 0 С?

Решение задач по теме «Агрегатные состояния вещества. Переходы из одного агрегатного состояния в другое»

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

Тема решения задач связана с нагреванием жидкости и парообразования. Процессы парообразования могут происходить двумя путями:

Мы рассмотрим процессы, связанные с нагреванием и парообразованием при температуре кипения.

Методические рекомендации при решении задач по теме «Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы».
методическая разработка по физике (10 класс) на тему

Алгоритмы решения задач на газовые законы

Скачать:

Предварительный просмотр:

Методические рекомендации при решении задач по теме «Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы».

1. Основные понятия и закономерности.

Еще философы древности догадывались о том, что теплота — это вид внутреннего движения. Но только в 18 веке начала развиваться молекулярно-кинетическая теория ( МКТ ). Цель МКТ — объяснение свойств макроскопических тел и тепловых процессов, протекающих в них, на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных, беспорядочно движущихся частиц. В основе МКТ строения вещества лежат три утверждения:

— вещество состоит из частиц;

— эти частицы беспорядочно движутся;

— частицы взаимодействуют друг с другом .

Качественное объяснение основных свойств газов на основе МКТ не является особенно сложным. Однако теория, устанавливающая количественные связи между измеряемыми на опыте величинами и свойствами самих молекул, их числом и скоростью, весьма сложна. Вместо реального газа, между молекулами которого действуют сложные силы взаимодействия, мы будем рассматривать его физическую модель. Эта модель называется идеальным газом .

Идеальный газ — это газ, взаимодействие, между молекулами которого пренебрежимо мало и молекулы не занимают объема .

Для описания процессов в газах и других макроскопических телах нет необходимости всё время обращаться к МКТ . Величины, характеризующие состояние макроскопических тел без учета молекулярного строения тел называют макроскопическими параметрами . Это объем, давление и температура . Уравнение, связывающее все три макроскопических параметра вместе, называют уравнением состояния идеального газа . Оно имеет еще одно название — уравнение Менделеева — Клапейрона. Получим его:

, , ,

Можно заметить, что это уравнение получено для газа любой массы. Для газа неизменной массы эту зависимость можно представить в следующем виде:

Это уравнение получило название — уравнение Клапейрона . Как можно заметить уравнение Клапейрона является частным случаем уравнения состояния идеального газа.

C помощью уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из трех макроскопических параметров остаются неизменными. Количественные зависимости между двумя параметрами при фиксированном значении третьего параметра называют газовыми законами. Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами .

ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС — процесс изменения состояния термодинамической системы (газ) макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим.
В частом случае этого явления, когда масса газа не изменяется, получается газовый закон, носящий имя закона Бойля-Мариотта . Для газа данной массы произведение давления газа на его объём постоянно, если температура газа не меняется. Математическая запись закона выглядит так:

Зависимость макроскопических параметров в различных осях выглядит следующим образом:

Легко заметить, что изотерме располагающейся выше в осях P,V соответствует большая абсолютная температура.

ИЗОБАРНЫЙ ПРОЦЕСС — процесс изменения состояния термодинамической системы (газ) при постоянном давлении называют изобарным.

В частом случае этого явления, когда масса газа не изменяется, получается газовый закон, носящий имя закона Гей-Люссака . Для газа данной массы отношение объёма к температуре постоянно, если давление газа не меняется. Математическая запись закона выглядит так:

Зависимость макроскопических параметров в различных осях выглядит следующим образом:

Нетрудно определить, что изобаре в осях V,T имеющей меньший угол наклона к оси температур соответствует большее давление.

ИЗОХОРНЫЙ ПРОЦЕСС — процесс изменения состояния термодинамической системы (газ) при постоянном объёме называют изохорным .

В частом случае этого явления, когда масса газа не изменяется, получается газовый закон, носящий имя закона Шарля . Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объём газа не меняется. Математическая запись закона выглядит так:

Зависимость макроскопических параметров в различных осях выглядит следующим образом:

Нетрудно определить, что изохоре в осях P,T имеющей меньший угол наклона к оси температур соответствует больший объём.

2. Решение задач

Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении

400 кПа и температуре 480К его объем равен 80л?

СИ Воспользуемся уравнением состояния идеального газа,

Р=400кПа поскольку в задаче идет речь о состоянии газа.

V=80л Зная, что количество вещества ,

-? подставим в исходную формулу: , выразим и получим:

Газ был изотермически сжат с 8л до 5л. При этом давление возросло на 60кПа. Найти первоначальное давление газа.

Дано СИ Воспользуемся законом Бойля-Мариотта, так как в задаче

идет речь о изотермическом процессе без изменения массы

Так как то имеем

Выразим из предыдущего выражения, получим:

Какой объем займет газ при 77 0 С, если при 27 0 С его объем был 12 л?

Дано В данной задаче переводить литры в м 3 нет необходимости, так как воспользуемся законом Гей-Люссака (давление постоянно).

t2 = 77 0 C выразим из этого выражения V 2 ,

V 2 — ? Вычислим:

Задача №4 При какой температуре находился газ в закрытом сосуде, если при нагревании его на 140К давление возросло в 1,5 раза?

Дано Так как сосуд закрыт, следовательно, масса газа не изменятся и объем газа не

Значит, воспользуемся законом Шарля.

Т 0 -? , но и

Следовательно, , на Р 0 можно сократить и преобразовать выражение: Перенесем в левую часть все Т 0 , а в правую все остальное .

Задания на чтение графиков изменения состояния газа при фазовых переходах.

1. Определить фазовые переходы состояния газа (изотермический, изобарный, изохорный процессы). Записать анализ ниже предложенного графика.
2. Установить на каждом переходе изменения макроскопических параметров (увеличиваются или уменьшаются).
3. Учитывая графики изопроцессов в различных осях координат (см. ранее), построить графики изменения состояния газа в недостающих координатах.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Методические рекомендации по решению задач по химии.

В материале рассматриваются основные типы задач по хими с использованием основных понятий и законов.

ЭОР тест по теме «Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы»

ЭОР тест по теме «Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы»Цель данного ресурса: повторение, обобщение и систематизация знаний учащихся на различных этапах освоения материала. Подгото.

Разработка урока с презентацией Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский, 10 класс «Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы»

Методическая разработка урока с презентацией.

«Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы»

«Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы» . Проект урока разработанного к защите гос. экзамена по физике.

презентация к уроку по теме «Решение задач на применение уравнения состояния идеального газа и газовых законов»

«Решение задач на применение уравнения состояния идеального газа и газовых законов».

Алгоритм решения задач по теме «уравнение состояния.Газовые законы.»

презентация к уроку физики 10 класс.

Практикум по решению задач на тему «Уравнение состояния идеального газа»

Разработка урока «Практикум по решению задач на тему Уравнение состояния идеального газа» с приложениями.