ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ, РІДИН, ТВЕРДИХ ТІЛ*
Урок № 8
Тема. Ізопроцеси в газах
Мета: встановити кількісні залежності між двома параметрами газу за фіксованим значенням третього параметра.
Обладнання: закритий гофрований циліндр змінного об’єму, з’єднаний із манометром.
План уроку
1. Поняття ізопроцесів.
2. Ізотермічний процес. Закон Бойля-Маріотта. Як формулюється і записується цей закон? Графіки процесу.
3. Ізобарний процес. Закон Гей-Люссака. Як формулюється та записується цей закон? Графіки процесу.
4.
ХІД УРОКУ
I. Актуалізація опорних знань
1. Що таке термодинамічні параметри (термодинамічна система)?
2. Вивести рівняння стану ідеального газу (або рівняння Клапейрона-Мендєлєєва) із основного рівняння МКТ.
II. Вивчення нового матеріалу
1. За допомогою рівняння стану ідеального газу (рівняння Клапейрона-Мендєлєєва) можна дослідити процеси, у яких маса і один і термодинамічних параметрів р, V або Т – залишаються незмінними.
Процес – це перехід термодинамічної системи з одного стану
Кількісні залежності між двома параметрами газу за фіксованого значення третього параметра називається газовим законом.
Процеси, які відбуваються за незмінного значення одного із параметрів ідеального газу, сталої маси тп і певного виду цього газу М, називаються ізопроцесами.
Розглянемо такі ізопроцеси.
2. Ізотермічний процес (m = const, М = const, Т = const). Процес зміни стану термодинамічної системи за сталої температури називається ізотермічним.
Якщо до ізометричного процесу застосувати рівняння Клапейрона-Мендєлєєва для двох процесів з урахуванням сталої температури Т1 = Т2, то отримаємо, що Р1V1 = Р2V2 або pV = const.
Цей закон можна сформулювати так: для деякої маси газу добуток тиску газу на об’єм за Т = const є сталою величиною.
Закон було встановлено експериментально англійським вченим Бойлем і французом Маріоттом і називається законом Бойля-Маріотта.
Цей закон справедливий для будь-яких газів, які можна вважати ідеальними, а також для їх сумішей.
Графічну залежність тиску від об’єму за умови Т = const можна зобразити у вигляді кривої – ізотерми в координатах р, V і прямих ліній у координатах p, Т або V, Т.
Ізотермічним можна вважати процес стиснення повітря компресором або розширення під поршнем насоса газу внаслідок відкачування його з посудини.
Закон Бойля-Маріотта можна перевірити експериментально за допомогою закритого гофрованого циліндра змінного об’єму, який з’єднаний гумовим шлангом з манометром.
3. Ізобарний процес (т = const, М = const, р = const).
Процес зміни стану термодинамічної системи за сталого тиску називається ізобарним.
Рівняння Клапейрона-Менделєєва набуде такого вигляду:
Закон Гей-Люссака читається так: для даної маси газу відношення об’єму до температури стале, якщо тиск газу не змінюється. Закон Гей-Люссака експериментально встановлений французьким ученим Гей-Люссаком.
Графік залежності об’єму від температури за сталого тиску є прямою лінією, яку називають ізобарою.
На інших координатах рТ, pV наведено графіки ізобарного процесу.
4. Ізохорний процес (m = const, М = const, V = const).
Процес зміни стану термодинамічної системи за сталого об’єму називається ізохорним.
Для ізохорного процесу рівняння Клапейрона-Менделєєва буде таким:
Читається так: для даної маси газу відношення тиску до температури стале, якщо об’єм газу не змінюється.
Цей закон було встановлено експериментально французом Шарлем і називається законом Шарля.
Графіком залежності тиску від температури за сталого об’єму є пряма лінія, яку називають ізохорою.
У координатах рТ зображена ізохора, в інших координатах VТ; pV – графіки ізохор.
III. Закріплення вивченого матеріалу
Газові закони і їх графічні ілюстрації дозволяють вивчити довільні термодинамічні процеси з ідеальним газом.
Наприклад, як встановити, нагрівається чи охолоджується газ під час переходу з стану 1 в стан 2?
Для того щоб це визначити, проводять декілька ізотерм – Т1, Т2, Т3. Газ охолоджується, бо ізотерма Т3 знаходиться нижче ізотерми Т1.
IV. Домашнє завдання
Вивчити конспект.
Задача, На р-Т діаграмі зображено два ізохорні процеси в ідеальному газі для об’ємів V1 і V2. Який об’єм більший? Маса газів однакова.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)