Давление газа не зависит от его природы, а определяется только концентрацией молекул и температурой газа.

Урок физики № 22

ТЕМА: Идеальный газ. Давление газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Абсолютный нуль температуры. Термодинамическая шкала температуры. Уравнение состояния идеального газа. Молярная газовая постоянная

Делаем краткий конспект и выполняем задания (выделено красным)

Задачи урока:

1. сформировать представление о структуре и содержании новой физической теории;

2. организовать усвоение основных положений МКТ;

3. формирование умений описывать тепловые явления на молекулярно кинетических представлениях о строении вещества;

4. формировать мотивацию постановкой проблем и познавательных задач, раскрытием связи опыта и теории;

5. формировать умение анализировать факты при наблюдении явлений;

6. способствовать воспитанию познавательного интереса к физике, материалистического мировоззрения учащихся.

Организационный момент урока.

Постановка цели урока.
Мы с вами продолжаем изучение основ молекулярно - кинетической теории. На предыдущем уроке мы рассмотрели основные положения МКТ. Сегодня на уроке необходимо на основе МКТ установить количественную зависимость давления газа от массы одной молекулы и среднего квадрата скорости ее движения. Поэтому тема урока: «Идеальный газ. Основное уравнение МКТ»
Записать тетради на оценку ответы на опросы :

1. Что такое молекулярно-кинетическая теория?

2. Сформулируйте основные положения МКТ.

3. Какие наблюдения и эксперименты подтверждают основные положения молекулярно-кинетической теории?

4. Что называют броуновским движением? Каковы его особенности?

5. О чем свидетельствует броуновское движение?

6. Что называют диффузией? Приведите примеры диффузии в газах, жидкостях и твердых телах.

7. От чего зависит скорость диффузии? О чем свидетельствует явление диффузии?

Изучение нового материала.
1. Макроскопические параметры. Идеальный газ.

Состояние газа (так же как жидкости и твердого тела) может быть описано и без рассмотрения молекулярного строения вещества. Это делают с помощью макроскопических величин, совокупность которых однозначно определяет состояние системы. Такие величины называют параметрами состояния (или термодинамическими параметрами).

Параметрами состояния любой системы являются ее объем, давление и температура. Если в каком-либо процессе изменяется хотя бы один из параметров состояния системы, то и само состояние системы становится другим.
Величины, характеризующие состояние макроскопических тел без учета их внутреннего строения называются макроскопическими параметрами.
Идеальный газ – это модель реального газа, которая обладает следующими свойствами:

1. Молекулы пренебрежимо малы по сравнению со средним расстоянием между ними.

2. Молекулы ведут себя подобно маленьким твердым шарикам: они упруго сталкиваются между собой и со стенками сосуда, никаких других взаимодействий между ними нет.

3. Молекулы находятся в непрекращающемся хаотическом движении.
Все газы при не слишком высоких давлениях и при не слишком низких температурах близки по своим свойствам к идеальному газу. При высоких давлениях молекулы газа настолько сближаются, что пренебрегать их собственными размерами нельзя. При понижении температуры кинетическая энергия молекул уменьшается и становится сравнимой с их потенциальной энергией, следовательно, при низких температурах пренебрегать потенциальной энергией нельзя.

При высоких давлениях и низких температурах газ не может считаться идеальным. Такой газ называют реальным . (Поведение реального газа описывается законами, отличающимися от законов идеального газа.)

2. Давление газа. Основное уравнение МКТ газа.
Давление газа определяется столкновением молекул газа со стенками сосуда.

В СИ за единицу давления принимают 1 Па.

Давление, при котором на площадь 1 м² действует сила давления в 1 Н, называется Паскалем.

1мм.рт.ст. = 133 Па

101атм = 1⁵ Па

Одной из основных задач молекулярно-кинетической теории газа является установление количественных соотношений между макроскопическими параметрами, характеризующими состояние газа (давлением, температурой), и величинами, характеризующими хаотическое тепловое движение молекул газа (скоростью молекул, их кинетической энергией). Одним из таких соотношений является зависимость между давлением идеального газа и средней кинетической энергией поступательного движения его молекул. Эту зависимость называют основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа:
или

где р — давление газа; n — концентрация молекул газа (число его молекул в единичном объеме): m₀ — масса молекулы газа, — средняя квадратичная скорость движения газовых молекул; —средняя квадратичная энергия поступательного движения молекул идеального газа.
Давление идеального газа пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул и концентрации молекул.

Это давление тем больше, чем больше средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул.

Средней квадратической скоростью называют величину, равную корню квадратному из среднего арифметического значения квадратов скоростей N молекул газа:

Средней кинетической энергией поступательного движения молекул идеального газа называют величину
С учетом основного уравнения МКТ имеем:

Из этой формулы видно, что средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре.

10В этой формуле k=1,38^-23 Дж/К – постоянная Больцмана.

Давление газа зависит от концентрации молекул. Эта зависимость выражается формулой:

Давление газа не зависит от его природы, а определяется только концентрацией молекул и температурой газа.

Численное значение средней квадратичной скорости получим из формулы
, т.к. , то

При одинаковых давлениях и температурах концентрация молекул всех газов одинакова. В частности, при нормальных условиях
n= N_л 10= 2,7²⁵ м-³.
Величину N_л называют числом Лошмидта, оно равно количеству молекул идеального газа, содержащихся в 1 м³ газа при нормальных условиях.

6. Выполняем в тетради (ответы)

1. Что такое макроскопические параметры?

2. Какой газ называют идеальным?

3. Что является моделью идеального газа?

4. При каких условиях газ по своим свойствам близок к идеальному?

5. При каких условиях и почему газ не может считаться идеальным?

6. Что называют абсолютным нулем температуры? Каков физический смысл этого понятия с точки зрения молекулярно-кинетической теории?

7. Чему равно давление идеального газа на стенки камеры при абсолютном нуле температуры?

8. Решение количественных задач:
Задача №1.

Найти концентрацию молекул кислорода, если его давление 0,2 МПа, а средняя квадратичная скорость молекул равна 700 м/с.

Дано: Решение:

υ=700 м/с

M =32·10 -³кг/моль n=р/κТ

р =0,2 МПа

n=?

Ответ:

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 178; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!