Тема по физике уравнение менделеева клапейрона

Урок по теме: «Уравнение Менделеева-Клапейрона»
методическая разработка по физике (10 класс) по теме

Тезисы работы_Емелюковой.doc:

Урок по теме: «Уравнение Менделеева-Клапейрона»

Тип урока: Комбинированный урок с использованием современных информационных технологий, метода проектов.

Цель урока: Познакомить учащихся с понятием уравнения состояния идеального газа. Рассмотреть физический смысл универсальной газовой постоянной.

1. Обучающие задачи: учащиеся находят общую зависимость (формулу), связывающую между собой все три макроскопические величины (p, V, T);

Знакомятся с универсальной газовой постоянной.

2. Развивающие задачи: учащиеся развивают активную мыслительную деятельность, волю, память, интеллект через задания исследовательского и поискового характера; повышают уровень активности, самостоятельности и качества знаний, используя знания при решении практических задач.

3. Воспитывающие задачи: учащиеся знакомятся с работой учёных в развитии физики; повышают умение слушать и говорить перед незнакомой аудиторией; рассматривают практическую значимость приобретённых знаний; формулируют мотивацию учения.

План урока:

1. Этап. Организация начала урока.
2. Этап. Проверка выполнения домашнего задания.
3. Этап. Подготовка к активной У.П.Д. на основном этапе урока.
4. Этап. Усвоение новых знаний.

5. Этап. Первичная проверка понимания учащимися нового учебного материала. 6. Этап. Закрепление знаний.

7 Этап. Подведение итогов урока.

Рекомендации: При просмотре плана урока необходимо обратить внимание на выделенные синим цветом ключевые слова ( при нажатии на них мы имеем связь с гиперссылкой на презентацию или приложение к данной части урока).

Выводы по уроку:

1. Проведено углубление и расширение учебного материала, учащиеся ознакомлены с новыми сведениями за счёт обращения к разным источникам информации. Проведено обобщение вместе с учащимися по эффективности использования метода проектов на уроке.
2. Показана роль физики в изучении природы. Выполнены упражнения на применение знаний об уравнении состояния идеального газа при решении задач.
3. Был показан вклад учёных в исследовании общей зависимости (формулы), связывающей между собой три макроскопические величины(p, V, T) и развитии физики.
4. Были использованы нестандартные ситуации в применении проверяемых знаний.
5. Цель урока достигнута за счёт использования современных информационных технологий.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Урок по теме: «Уравнение Менделеева-Клаперона»

Тип урока: Комбинированный урок с использованием современных информационных технологий, метода проектов .

Цель урока: Познакомить учащихся с понятием уравнения состояния идеального газа. Рассмотреть физический смысл универсальной газовой постоянной.

1 . Обучающие задачи: учащиеся находят общую зависимость (формулу), связывающую между собой все три макроскопические величины ( p, V, T);

Знакомятся с универсальной газовой постоянной.

2. Развивающие задачи : учащиеся развивают активную мыслительную деятельность, волю, память, интеллект через задания исследовательского и поискового характера; повышают уровень активности, самостоятельности и качества знаний, используя знания при решении практических задач.

3. Воспитывающие задачи: учащиеся знакомятся с работой учёных в развитии физики; повышают умение слушать и говорить перед незнакомой аудиторией; рассматривают практическую значимость приобретённых знаний; формулируют мотивацию учения.

I этап : Приветствие учащихся (учитель отмечает отсутствующих, готовность к уроку)

II этап: (на экране слайды, презентации):

1. Тема урока: «Уравнение Менделеева-Клапейрона»
2. Цель урока.
3. Задачи урока.
4. домашнее задание: параграф 52, задачи №2,4 с листа. Образец вклеить в тетрадь.

Учащиеся записывают в дневник.

Учитель: для того, чтобы познакомиться с выводом Уравнения М-К, нам необходимо вспомнить понятия, формулы, изученные на предыдущих уроках.

1. Назовите основные положения МКТ.
2. Доказательством, какого положения МКТ служит явление, показанное в фильме? ( Видеофильм 2мин (см. приложение № 2), ответ: второго) А ещё?
3. Как можно доказать первое положение МКТ? Третье положение МКТ?

Учитель открывает левую часть доски сзади:

7 человек выходят по очереди к доске.

1. Как называется данная физическая величина?
2. В каких единицах она измеряется?

Учитель: Мы с вами повторили все физические величины и их единицы измерения, теперь я хочу обратить ваше внимание на схему на доске (см. приложение № 3 ).

IV этап: Учитель устно задаёт вопросы и на правой части доски с помощью магнитов вывешивает схему (см. приложение № 4):

1. Какие три макроскопические параметра вы знаете? (ответ: P, V, T)
2. Почему их назвали макроскопическими? (ответ: Эти параметры характеризуют большие масштабы)
3. Назовите единицы измерения каждой из этих величин.(ответ: 1Па, 1м 3 , 1К)

Учитель перед классом ставит проблему – найти общую зависимость (формулу), связывающую между собой три макроскопические величины.

Учитель: Нам известны три формулы, которыми мы пользуемся:

p =n k T; n=N/V; N=m/M*Na

Учитель начинает вывод сам на основной доске:

p =N/V* k *T=1/V*m/M*Na* k *T

Далее: Мы видим произведение двух постоянных величин в физике.

Учитель переходит на левую переднюю часть доски, делает вывод универсальной газовой постоянной( вывешивает на магнитах листы):

Na=6, 02*10 23 моль -1

k =1, 38*10 -23 Дж/ k

1. Как называются данные постоянные величины? (Постоянная Авогадро, постоянная Больцмана)
2. Каков физический смысл постоянной Авогадро? (физический смысл постоянной Авогадро-число атомов (или молекул), содержащихся в 1 моле любого вещества)
3. Каков физический смысл постоянная Больцмана? (физический смысл постоянной Больцмана — является коэффициентом, переводящим температуру из градусной меры ( k) в энергетическую (Дж) и обратно)

Учитель: В физике произведение двух постоянных величин заменяют универсальной газовой постоянной и её обозначают:

На доске : R (эр)-универсальная газовая постоянная.

Давайте найдём её числовое значение:

R=Na*k=6, 02*10 23 моль -1 * 1, 38*10 -23 Дж/k = 8, 31*10 23 *10 -23 1/моль * Дж/k=8, 31 Дж/моль*k

учитель вывешивает на правую часть доски

Рассмотрим её физический смысл:

Характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчёте на один Кельвин.

Учитель снова возвращается на основную доску и завершает вывод Уравнение Менделеева-Клапейрона

Учитель:

это и есть уравнение Менделеева-Клапейрона, его ещё называют уравнением состояния идеального газа.

Клапейрон — французский физик, работавший около 10 лет в России.

Менделеев — великий русский учёный.

Учитель : Какой газ называют идеальным ? (ответ: идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало)

Учитель: Не только идеальный газ, но и любая реальная система – газ, жидкость, твёрдое тело – характеризуется своим уравнением состояния.

Знать уравнение состояния необходимо при исследовании тепловых явлений.

Что оно позволяет определить? Предоставляю слово докладчику.

Учащийся с докладом:

1. одну из физических величин, если две другие известны (это используют в терминах)

1. зная уравнение состояния, можно сказать, как протекают в системе в различные процессы при определённых внешних условиях.
2. зная уравнение состояния, можно определить, как меняется состояние системы, если она совершает работу или получает теплоту от окружающих тел.

Например: учитель демонстрирует опыт с колоколом воздушного насоса (шарик):

Опыт: меняем p, изменяется V, при T=Const

Учитель: Я предоставляю слово учащемуся:

Демонстрация опыта: шарик с водой, двухлитровая банка, сжечь бумагу, поместить в банку. Шарик сам опускается вниз.

Учащийся : вопрос классу:

Слайды: 1.почему шар оказался в банке? Как изменяются p, V, T?

2. составить вопросы по опыту: какая связь просматривается с другими темами физики? (домашнее задание)

Учащиеся сами читают условие задачи:

1. Если T идеального газа увеличить в 2 раза, то как изменится p? (ответ в 2 раза).

2. если v идеального газа уменьшить в 3 раза, то как изменится p? (домашнее задание), (ответ в 3 раза).

VI этап : закрепление.

Учитель: вопросы: (слайд)

1. что нового вы сегодня узнали на уроке? ( ответ: уравнение Менделеева-Клапейрона, универсальное газовое постоянное)
2. Назовите мне все физические величины. Входящие в уравнение Менделеева-Клапейрона и их единицы измерения.

VII этап: выводы по уроку.

Слайд с задачами на урок. Учитель обращает внимание учащихся, что все поставленные задачи выполнены, цель достигнута.

Поблагодарить за урок.

Слайд: спасибо за урок.

Учитель сам у доски

Дано: СИ Решение:

M h2 = 2*10 -3 кг/моль

V = 20 л = 0, 02м -3 m= (p*V*M)/(R*T)

t º = 17 º C = 290 К m= (830*0, 02*2*10 -3 )/8,31*290=

R=8,31Дж/моль*К 0, 014*10 -3 =1, 4* 10 -5 кг = 14 мг

[m] = Па*м 3 *(кг/моль) / (Дж/моль*К)*К = кг

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Физический смысл универсальной газовой постоянной: характеризует внутреннюю энергию моля идеального газа в расчете на один Кельвин.

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Дано: Решение: Вычисления:

N 2 P= 1 / 3 ρ P = 1 / 3 · 1, 35 ·500 2 = 0,11МПа

ρ = 1, 35 кг\м 3 [Р] = = Па

Предварительный просмотр:

Задачи по теме: « Уравнения состояния идеального газа».

1. Если T идеального газа изменить, увеличить в 2 раза, то как измениться P-?

1. Если V идеального газа уменьшить в 3 раза, то как измениться P-?
2. Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200 кПа и температуре 240 К его объем равен 40 л?
3. Каково давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при 12 º С, если масса этого воздуха 2 кг?
4. В каких слоях атмосферы воздух ближе к идеальному газу: у поверхности Земли или на больших высотах?
5. Определите массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью

20 л под давлением 830 Па при температуре 17 º С.

1. Газ занимает объем 100 л при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре 20 º С. Каково количество вещества газа? Сколько молекул газа в этом сосуде?
2. Определите температуру азота, имеющего массу 2 г, занимающего объем 830 см ³ при давлении 0,2 МПа.
3. Баллон, вместимостью 40 л содержит 1,98 кг углекислого газа. Баллон выдерживает давление не выше 30 · 10 5 Н/м 2 . При какой температуре возникает опасность взрыва?
4. Газ массой 16 г при давлении 1 МПа и температуре 112 º С занимает объем1,6 л. Определите, какой это газ.
5. В баллоне вместимостью 200 л находится гелий под давлением 100 кПа при температуре 7 º С. После подкачивания гелия его давление поднялось до 300 кПа, а температура увеличилась до 47 º С. На сколько увеличилась масса гелия?
6. Найти массу природного горючего газа объемом 64 м ³ , считая, что объем указан при н.у. Молярную массу природного горючего газа считать равной молярной массе метана (СН 4 ).
7. Воздух объемом 1,45 м ³ , находящийся при температуре 20 º С и давлении 100 кПа, превратили в жидкое состояние. Какой объем займет жидкий воздух, если его плотность 861 кг/м ³ ?
8. Баллон, какой вместимости нужен для содержания в нем газа, взятого в количестве 50моль, если при максимальной температуре 360 К давление не должно превышать 6 МПа?
9. Определите плотность азота при температуре 27 º с и давлении 100 кПа.

Предварительный просмотр:

Дано: СИ: Решение: Вычисления:

р=200кПа =2 ∙ 10 5 Па P · V= √· R ∙ T 2 ∙ 10 5 · 4 · 10 -2

Т=240К P ∙ V √ = 8,31 · 240 =4 Моль

V=40л =4 · 10 -2 м ³ √= R∙T Па· м 3

[√] = Дж ·К =

R=8, 31 Моль ∙к = Н ·м 3 ·моль·К

м ² =

= Н · м · м ² =Моль

Дано: СИ: Решение: Вычисления:

р=200кПа =2 ∙ 10 5 Па P · V= √· R ∙ T 2 ∙ 10 5 · 4 · 10 -2

Т=240К P ∙ V √ = 8,31 · 240 =4 Моль

V=40л =4 · 10 -2 м ³ √= R∙T Па· м 3

[√] = Дж ·К =

R=8, 31 Моль ∙к = Н ·м 3 ·моль·К

м ² =

= Н · м · м ² =Моль

Дано: СИ: Решение: Вычисления:

р=200кПа =2 ∙ 10 5 Па P · V= √· R ∙ T 2 ∙ 10 5 · 4 · 10 -2

Т=240К P ∙ V √ = 8,31 · 240 =4 Моль

V=40л =4 · 10 -2 м ³ √= R∙T Па· м 3

[√] = Дж ·К =

R=8, 31 Моль ∙к = Н ·м 3 ·моль·К

м ² =

= Н · м · м ² =Моль

Дано: СИ: Решение: Вычисления:

р=200кПа =2 ∙ 10 5 Па P · V= √· R ∙ T 2 ∙ 10 5 · 4 · 10 -2

Т=240К P ∙ V √ = 8,31 · 240 =4 Моль

V=40л =4 · 10 -2 м ³ √= R∙T Па· м 3

[√] = Дж ·К =

R=8, 31 Моль ∙к = Н ·м 3 ·моль·К

м ² =

= Н · м · м ² =Моль

Дано: СИ: Решение: Вычисления:

р=200кПа =2 ∙ 10 5 Па P · V= √· R ∙ T 2 ∙ 10 5 · 4 · 10 -2

Т=240К P ∙ V √ = 8,31 · 240 =4 Моль

V=40л =4 · 10 -2 м ³ √= R∙T Па· м 3

[√] = Дж ·К =

R=8, 31 Моль ∙к = Н ·м 3 ·моль·К

м ² =

= Н · м · м ² =Моль

Дано: СИ: Решение: Вычисления:

р=200кПа =2 ∙ 10 5 Па P · V= √· R ∙ T 2 ∙ 10 5 · 4 · 10 -2

Т=240К P ∙ V √ = 8,31 · 240 =4 Моль

V=40л =4 · 10 -2 м ³ √= R∙T Па· м 3

[√] = Дж ·К =

R=8, 31 Моль ∙к = Н ·м 3 ·моль·К

м ² =

= Н · м · м ² =Моль

План-конспект по физике «Уравнение Менделеева-Клапейрона. Газовые законы» 1 курс СПО

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.

на тему «Уравнение Менделеева-Клапейрона. Газовые законы»

Разработал: Гончарова С. Д.

преподаватель физики ГБПОУ ЛО

«Волховский колледж транспортного строительства»

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

Дата проведения : 1 0 .11.2016

Тип урока: комбинированный

Технология урока: групповая технология.

Цель урока: 1. Проведение контроля выполнения домашнего задания, оценка уровня полученных ранее знаний и умений.

2. Вывод связи между тремя макроскопическими параметрами идеального газа – уравнение Менделеева-Клапейрона, изучение част­ных слу­чаев перехода газа из одного состояния в другое (изопроцессы), когда неиз­мен­ной ве­ли­чи­ной яв­ля­ет­ся один из мак­ро­ско­пи­че­ских па­ра­мет­ров.

3. Развитие научного представлениястудентов о происходящих процессах в газах, физической речи, учебной активности и самостоятельности обучающихся; логического мышления; умения выделять главное, анализировать, обобщать, делать выводы, развитие адекватной оценки и самооценки.

4. Воспитание дисциплинированности, аккуратности, ответственного отношения к учебному труду; формирование умения принимать решения, работать в коллективе.

Планируемые образовательные результаты.

Владение физическими понятиями: давление газа, основное уравнение МКТ идеального газа, параметры состояния газа, термодинамическая шкала температур, основное уравнение состояния газа, уравнение Клапейрона, уравнение Менделеева, универсальная газовая постоянная, изопроцесс, изотермический процесс, изохорный процесс, изобарный процесс, изотерма, изохора, изобара.

Знание единиц измерения параметров газа, закономерностей изменения параметров состояния газа при изопроцессах,

Владение газовыми законами: Бойля-Мариотта, Шарля, Гей-Люссака;

Умение обнаруживать зависимость между давлением газа и его микропараметрами, между давлением, его объемом и температурой;

Сформированность умения решать физические задачи с использованием основного уравнения МКТ, уравнения Менделеева-Клапейрона, газовых законов, читать и строить графики изопроцессов;

Сформированность умения применять газовые законы для объяснения физических явлений в природе и для принятия практических решений в повседневной жизни:

Владение методами описания, анализа полученной информации и обобщения.

Основные термины, понятия: основное уравнение состояния газа, уравнение Менделееа-Клапейрона, универсальная газовая постоянная, изопроцесс, изотермический процесс, изохорный процесс, изобарный процесс, изотерма, изохора, изобара.

Оборудование: индивидуальные листы, тесты, компьютер, мультимедийное оборудование, презентация PowerPoint .

2. Проверка домашнего задания.

3. Актуализация знаний.

4. Изучение нового материала.

5. Закрепление полученных знаний.

6. Обобщение нового материала и первичный контроль полученных знаний.

7. Домашнее задание.

Занятия в колледже проводятся «парами», т.е. продолжительность занятия составляет 90 мин. Данная тема рассчитана на 90 минут.

Предварительно были изучены взаимоотношения в группе, предпочтения общения обучающихся и уровень подготовки по дисциплине «Физика». Эта работа проведена была с целью формирования малых групп для работы на уроке. Сделана схема рассадки. Группы формируются по 4-5 человек, сидящих за соседними партами в одном ряду. Такой способ группировки позволяет форму работы (в парах, индивидуальная) без временных затрат.

Формы контроля и оценки результатов урока: устный опрос, тестовые задания, письменные задания (решение задач, заполнение таблицы).

Планируемые образовательные результаты

Приветствие обучающихся, отметка отсутствующих в журнале, положительный настрой на работу.

Сообщает, что изучают раздел «Основы молекулярной физики и термодинамики», тема «Основы молекулярно-кинетической теории. Идеальный газ».

Приветствие, подготовка учебных принадлежностей, настрой на урок.

Позитивный настрой на урок.

Этап контроля полученных ранее знаний (выполнение д/з)

— На прошлом занятии вы изучили тему «Основное уравнение МКТ идеального газа. Термодинамическая шкала температур».

Проверим, как вы справились с д.з.

Выдача заданий по вариантам:

1. Тест (Приложение 1);

2. Слайд с ключами к заданиям;

3. Анализ ошибок.

1. Выполнение теста, решение заданий.

2. Работа в парах.

Взаимопроверка. Оценка. Внесение оценки в индивидуальную карту.

3. Анализ ошибок, допущенных в ходе выполнения задания.

Воспитание ответственного отношения к учебному труду; Владение физическими понятиями: основное уравнение МКТ идеального газа, параметры состояния газа, термодинамическая шкала температур; Умение обнаруживать зависимость между давлением газа и его микропараметрами;

Развитие активности, ответственности, самостоятельности, логического мышления. Формирование ответственного отношения к оценке и самооценке; объективности оценки.

Этап формулирования темы урока, постановки целей (2 мин.)

— На предыдущем занятии вы выяснили, какая существует связь между давлением газа и его микропараметрами. Эта связь выражена основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа. Из известных формул мы выведем связь между тремя макроскопическими параметрами, запишем её в двух видах: в форме, полученной Клапейроном, и форме, полученной Менделеевым;

Установим связь между тремя макроскопическими параметрами газа в газовых процессах, протекающих при постоянном значении одного из этих трёх параметров, или изопроцессах: изотермических, изохорных и изобарных. Итак, тема сегодняшнего урока: «Уравнение Менделеева- Клапейрона. Газовые законы».

(Слайд с темой урока, целью и задачами)

Записывают тему урока в тетрадь.

Умение ставить перед собой цели и задачи.

Этап актуализации знаний

Фронтальный опрос, за правильный ответ в индивидуальной карте преподаватель ручкой особого цвета выставляет «+».

Вспомним основные понятия и величины, с которыми мы будем сегодня работать:

1) Что в МКТ называется идеальным газом?

2) Какие параметры газа называются микроскопическими?

3) Назовите макропараметры состояния газа, их обозначения и ед. изм. в СИ.

4) Как связана средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул с термодинамической температурой (формула)?

5) Как связана средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул со средней квадратичной скоростью движения?

6) Что такое концентрация молекул? Как обозначают эту величину?

7) Что называют количеством вещества? Как обозначается эта величина и в каких единицах измеряется?

8) Какое число молекул (атомов) содержится в 1 моле вещества? Как называется это число?

9) Что называют молярной массой?

10) Запишите основное уравнение МКТ идеального газа. Назовите величины, входящие в формульное выражение.

Отвечают с места по поднятой руке или по назначению преподавателя.

1) Идеальный газ – это газ, в котором взаимодействием между молекулами можно пренебречь.

2) Масса молекулы (атома) m _o ,

средняя квадратичная скорость молекул — v , концентрация молекул – n .

3) Давление, объем и температура.

Р – давление, ед. изм. в СИ – Па.

V — объём, ед. изм. в СИ — м 3 .

Т – температура, ед.изм. в СИ – К.

4) , где Е _к – средняя кинетическая энергия поступательного движения частиц;

Т — термодинамическая температура;

k – постоянная Больцмана.

5) , где

m ₀ – масса молекулы;

v — средняя квадратичная скорость молекул.

6) Концентрация – отношение числа молекул к объёму. , где

N — число молекул;

7) Количество вещества – это отношение числа молекул в данном макроскопическом теле к числу атомов, содержащихся в 12 г углерода ( N _A ): .

8) В 1 моле содержится N _A = 6,02 ·10 23 моль -1 .

N _A – число Авогадро.

9) Молярная масса – масса 1 моля вещества.

10) .

p – давление газа.

m ₀ — масса молекулы (атома).

v – средняя квадратичная скорость движения молекул (атомов).

Умения выделять главное;

Знание единиц измерения параметров газа, закономерностей изменения параметров состояния газа.

Развитие физической речи.

Этап изучения нового материала

На этом этапе работа организуется в группах. Преподаватель объясняет критерии оценивания работы на данном этапе.

— Как известно, основное уравнение МКТ идеального газа устанавливает зависимость давления от микропараметров. Но есть уравнение, которое связывает все три макроскопических параметра газа (давление, объём, температуру). Сейчас мы попытаемся это уравнение вывести.

1. Используя уравнение ; и получите формулу зависимости p от T .

2.Учитывая, что , запишите новое уравнение.

3. Преобразуйте уравнение таким образом, чтобы все макроскопические параметры оказались в левой части уравнения.

4. Рассмотрим полученное уравнение.

Впер­вые это уравнение вывел в 1834 г. фран­цуз­ский учё­ный Бэнуа Кла­пей­рон. Взяв толь­ко тот слу­чай, когда масса пор­ции газа по­сто­ян­на, а, сле­до­ва­тель­но, и ко­ли­че­ство ча­стиц по­сто­ян­но, он сде­лал вывод: т.к. , то — уравнение Клапейрона.

5. В 1874 г. рус­ский химик Дмит­рий Иванович Мен­де­ле­ев несколь­ко обоб­щил это урав­не­ние. Данное уравнение он рассмотрел для 1 моля вещества:

моль, т.е. N = N _{A .}

Запишите новый вид уравнения.

6.Как вы заметили, в правой части стоит произведение двух постоянных величин, соответственно, результатом будет тоже постоянная величина. Эту постоянную назвали универсальной газовой постоянной и обозначили R .

— уравнение Менделеева.

7. В случае произвольного количества вещества , получаем:или

.

8. Учитывая, что , где µ — молярная масса, получаем — уравнение Менделеева-Клапейрона.

9.Рассмотрим частные случаи – процессы в газах, когда неизменной величиной является один из макропараметров. Такие процессы называют изопроцессами («изос» — равный). Изопроцессы в газах бывают изотермическими, изохорными и изобарными.

10. Начнем с изотермического процесса. Изотермическим процессом называется процесс в газах, протекающий при неизменном количестве вещества и постоянной температуре: v = const , T = const .

Сегодня мы рассматривали уравнение . Для изотермического процесса следует вывод — закон Бойля-Мариотта.

Или

Из данного равенства можно составить пропорцию . Откуда видно, что при изотермическом процессе давление газа обратно пропорционально его объёму.

Что является графиком обратной пропорциональности?

Графиком является ветка гиперболы – изотерма.

11. Изохорным (изохорическим) процессом называется процесс в газах, протекающий при неизменном количестве вещества и постоянном объеме: v = const , V = const .

Из для изохорного процесса => — закон Шарля.

Откуда можно получить , т.е. давление газа прямо пропорционально температуре.

Графиком является изохора:

Сле­ду­ет об­ра­тить вни­ма­ние на то, что на гра­фи­ке при­сут­ству­ет об­ласть, близ­кая к аб­со­лют­но­му нулю тем­пе­ра­тур, в ко­то­рой дан­ный закон не вы­пол­ня­ет­ся. По­это­му пря­мую в об­ла­сти, близ­кой к нулю, сле­ду­ет изоб­ра­жать пунк­тир­ной ли­ни­ей.

12. Изобарным (изобарическим) процессом называется процесс в газах, протекающий при неизменном количестве вещества и постоянном давлении: v = const , p = const .

Из для изобарного процесса => — закон Гей-Люссака.

Откуда можно получить , т.е. объём газа прямо пропорционален температуре.

Графиком является изобара.

Работа в группах: в группах выбираются обучающиеся, которые следят за работой группы и оценивают работу каждого с выставлением отметки в индивидуальную карту.

Записывают в тетради вывод формул, сверяют полученные результаты с готовыми на слайдах.

1. .

Т.к. , то

.

Т.е. .

2. .

3. Умножим обе части уравнения на V и разделим на T , получаем:

4. Записывают: — уравнение Клапейрона.

Урок-открытие с элементами исследования. Уравнение состояния идеального газа.

Разделы: Физика

Урок проводится в 10 классе, после изучения темы основное уравнение МКТ. (рассчитан на профильный уровень, слайд 0)

Цели урока:

• Образовательные. Показать математическую зависимость между тремя макроскопическими параметрами p,V,T. Научить применять физические законы при решении задач. Научить применять полученные знания как язык науки, имеющий огромные возможности.
• Воспитательные. Дать возможность почувствовать свой потенциал каждому учащемуся, чтобы показать значимость полученных знаний. Побудить к активной работе мысли. Развивать кругозор учащихся и патриотические чувства, гордости за свою страну, которая играла и играет в прогрессе человечества большую роль.
• Развивающие. Формировать умение вести рассказ с помощью опорного конспекта, выражать свои мысли правильным «физическим» языком. Формировать умение выделять главное, обобщать и связывать имеющиеся знания со знаниями из других областей. Формировать умение наблюдать и анализировать явления, кратко и лаконично отвечать на вопросы.

Тип урока: изучение нового материала, с использованием элементов беседы.

Эпиграф к уроку:

«Посев научный взойдет для жатвы народной!»
(Дмитрий Иванович Менделеев) (слайд 1)

Демонстрации: зависимость между объемом, давлением и температурой.

Оборудование: мульдимедийный проектор, компьютер, экран, презентация PowerPoint.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания. Повторение ранее изученного. (фронтальный опрос)

Учитель. Здравствуйте ребята. Добрый день. Выполним с вами экспериментальную задачу. Определим атмосферное давление в нашем кабинете. Оборудование: термометр, линейка (рассуждения учащихся).

Ученик. Термометром можно измерить температуру, линейкой измерить размеры комнаты и вычислить объем. А как установить зависимость между давлением, объемом и температурой?

Учитель. И это будет целью нашего урока, вывели физический закон, устанавливающий зависимость между тремя макроскопическими параметрами — p, V, T; научиться использовать закон при решении задач.

Учитель. Что такое идеальный газ? (слайд 2)

Ученик. Идеальным газом называется модель реального газа. Молекулярно-кинетическая теория рассматривает идеальный газ как множество частиц (молекул), расстояние между которыми намного превышает размеры самих частиц, находящихся в состоянии непрерывного хаотичного движения.

Учитель. Назовите условия, при которых газ можно считать идеальным?

Ученик. Газ, удовлетворяющий следующим условиям:

• Межмолекулярные взаимодействия отсутствуют.
• Взаимодействия молекул газа происходит только при соударениях, и являются упругими.
• Молекулы газа не имеют объема – материальные точки.

Учитель. Что называется концентрацией?

Ученик. Концентрация – это число молекул в единице объема.

Учитель. Запишите и объясните физический смысл основного уравнения молекулярно-кинетической теории.

Ученик. Давление идеального газа обусловлено ударами молекул о стенку сосуда, поэтому с помощью молекулярно-кинетической теории его можно выразить через концентрацию молекул, средние скорости молекул и массу одной молекулы. p=⅓nmoυ2 — основное уравнение МКТ (уравнение Клаузиуса), устанавливает связь между микро- и макромиром. (слайд 3)

II. Постановка проблемного вопроса и решение его

Учитель. Какие параметры, характеризующие газ и процессы, проходящие в нем, называются микроскопическими параметрами (микропараметрами).

Ученик. Состояние идеального газа и процессы, проходящие в нем, будут определяться количеством частиц (молекул), из которых состоит газ, и их параметрами, такими как масса, диаметр, скорость, энергия и пр. (слайд 4) Такие параметры называются микроскопическими или микропараметрами.

Учитель. Какие параметры, характеризующие газ, и процессы, проходящие в нем, называются макроскопическими параметрами (макропараметрами)? (слайд 5)

Ученик. Параметры, характеризующие свойства газа как целого называются макроскопическими или макропараметрами.

Учитель. Если состояние газа не меняется, то не меняются и эти параметры. Назовите макропараметры, характеризующие газ?

Ученик. p – давление, V – объем, T – температура.

Учитель. Температуру, объем, давление и некоторые другие параметры принято называть параметрами состояния газа. Выведем уравнение, устанавливающее зависимость между этими параметрами. (слайд 6)

III. Изучение нового материала

1. Постоянная Лошмидта. Из основного уравнения МКТ идеального газа можно получить уравнение состояния идеального газа, связывающее между собой параметры состояния p, V и Т.

Если исключим из основного уравнения МКТ микроскопические параметры, заменяя их на макроскопические параметры используя известные соотношения , получаем:

p=nkT (1)

Это соотношение позволяет по двум известным макроскопическим параметрам (давлению и температуре газа) оценить микроскопический параметр (концентрацию).

Найдем концентрацию молекул любого идеального газа при нормальных условиях (н.у.):

Нормальные условия:
атмосферное давление p=1,013·10 5 Па,
температура 0°С, или Т=273,15К:
n=p/kT=1,01·10 5 /(1,38·10 -23 ·273)м -3 ≈2,7·10 25 м -3 .

Это значение концентрации молекул идеального газа при нормальных условиях называется постоянной Лошмидта.

2. Уравнение Клапейрона.

Получим теперь с помощью равенства (1) новое уравнение. Если известно полное число частиц газа N, занимающего объем V, то число частиц в единице объема

С учетом этого выражение (1) приводится к виду

Так как Nk=const.

Для постоянной массы идеального газа отношение произведения давления на объем к данной температуре есть величина постоянная.

Выведенное нами уравнение связывает давление, объем и температуру, которые определяют состояние идеального газа, называется уравнением состояния идеального газа. – уравнение Клапейрона (слайд 7)

Историческая справка. (сообщение ученика, Приложение 1) В 1834 г. Французский физик Б. Клапейрон, работавший длительное время в России (Петербурге), вывел уравнение состояние идеального газа при постоянной массе газа (m=const).(слайд 8)

3. Уравнение Менделеева – Клапейрона.

Рассмотрим случай для произвольной массы газа

где N_A = 6,02·10 23 моль -1 — число Авогадро,

k=1,38·10 -23 Дж/К — постоянная Больцмана

R=kN_A = 8,31Дж/( моль·К) — универсальная газовая постоянная.

pV=m/M R T — уравнение Менделеева – Клапейрона- уравнение состояния идеального газа, связывающее три макроскопических параметра (давление, объем и температуру) газа данной массы. (слайд 9)

Историческая справка. (сообщение ученика, Приложение 2) Обобщив уравнение Клапейрона и введя понятие универсальной газовой постоянной, русский ученый Д. И. Менделеев в 1874 г.вывел общее уравнение для состояния идеального газа. (уравнение Менделеева – Клапейрона) (слайд 10)

С помощью данного уравнения можно описывать процессы сжатия и расширения, нагревания и охлаждения идеального газа.

IV.Закрепление изученного материала

1. Беседа с учащимися по вопросам. (слайд 11)

Учитель. Каковы нормальные условия для идеального газа?

Ученик. Нормальные условия для идеального газа: атмосферное давление p=1,013·10 5 Па, температура t=0°С, или Т=273,15К:

Учитель: Какова концентрация молекул идеального газа при нормальных условиях?

Ученик: n=p/kT=1,01·10 5 /(1,38·10 -23 ·273)м -3 ≈2,7·10 25 м -3 , это значение концентрации – число Лошмидта.

Учитель: Какие величины характеризуют состояние газа?

Ученик: Макропараметры p, V, T.

Учитель: Чем отличается уравнение состояния газа от уравнения Менделеева — Клапейрона? Какое из них полнее по содержанию? Почему?

Ученик: Уравнение состояния идеального газа для постоянной массы газа. Уравнение Менделеева – Клапейрона для переменной массы газа

Учитель. Чему равна универсальная газовая постоянная в СИ?

Ученик. R=N_Ak= 8,31Дж/ моль·К – универсальная газовая постоянная

2. Решение задач у доски с помощью учителя. (слайд 12)

Дополнительная задача. Для постоянной массы идеального газа отношение произведения давления на объем к данной температуре есть величина постоянная.

Вычислите отношение произведения давления на объем к данной температуре, если газ находиться при нормальных условиях

Полагая что моль газа находиться при нормальных условиях: атмосферное давление p₀=1,013·10 5 Па, температура t= 0°С, или Т₀=273,15К, молярный объем V₀= 22,41·10 -3 м 3 /моль): Подставим и получим

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

V. Итоги урока

Ученик. Поставленной цели мы достигли: вывели физический закон, устанавливающий зависимость между тремя макроскопическими параметрами — p, V, T; и использовали его при решении задач.

Учитель. Уравнение состояния — первое из замечательных обобщений в физике, с помощью которых свойства разных веществ выражаются через одни и те же основные величины. Именно к этому стремиться физика — к нахождению общих законов, не зависящих от тех или иных веществ. Газы, существенно простые по своей природе, дали первый пример такого обобщения. (слайд 13)

А завершить урок хотелось словами Д.И. Менделеева, обращенными к нам, его потомкам: «Посев научный взойдет для жатвы народной!». И этот год юбилейный, 175-лет со дня рождения великого русского ученого-естествоиспытателя Д.И. Менделеева (слайд 14).

VI. Домашнее задание

§ 53, задачи 2, 5 к § 53.

Литература: Касьянов В. А.. Физика. 10 кл. Профильный уровень/ Из-во — Москва: Дрофа, 2007.

Презентация — Приложение 4, сообщение ученика о Клапейроне — Приложение 1, сообщение ученика о Менделееве — Приложение 2, задачи для закрепления пройденной темы — Приложение 3.