ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ ЗАКОНЫ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА
ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ
– это теоретическая модель газа, в которой не учитываются размеры молекул (они считаются материальными точками) и их взаимодействие между собой (за исключением случаев непосредственного столкновения). Реальные газы хорошо описываются моделью идеального газа, когда средняя кинетическая энергия их частиц много больше потенциальной энергии их взаимодействия. Так бывает, когда газ достаточно нагрет и разрежен (гелий, неон при нормальных условиях).
ЗАКОН БОЙЛЯ–МАРИОТТА
– при неизменной температуре произведение объема данной массы газа на его давление является величиной постоянной. В современной физике закон Бойля–Мариотта рассматривается как одно из следствий уравнения состояния идеального газа (уравнения Менделеева–Клапейрона). Из закона Бойля–Мариотта следует, что при постоянной температуре газа его давление обратно пропорционально объему.
ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Если температура газа остается постоянной, то выполняется закон Бойля–Мариотта : pV = const.
ЗАКОН ГЕЙ-ЛЮССАКА
– при неизменном давлении и массе газа отношение объема газа к его абсолютной температуре является величиной постоянной. В современной физике закон Гей-Люссака рассматривается как одно из следствий уравнения состояния идеального газа (уравнения Менделеева–Клапейрона).
АДИАБАТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС (адиабатный процесс)
– это модель термодинамического процесса, происходящего в системе без теплообмена с окружающей средой. Линия на термодинамической диаграмме состояний системы, изображающая равновесный (обратимый) адиабатический процесс, называется адиабатой.
Известно, что частицы в газах, в отличие от жидкостей и твердых тел, располагаются друг относительно друга на расстояниях, существенно превышающих их собственные размеры. В этом случае взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало и кинетическая энергия молекул много больше энергии межмолекулярного взаимодействия. Для выяснения наиболее общих свойств, присущих всем газам, используют упрощенную модель реальных газов - идеальный газ. Идеальный газ
Основные отличия идеального газа от реального газа: 1. Размеры молекул малы по сравнению с расстояниями между ними. 2. Молекулы взаимодействуют друг с другом и со стенкой сосуда лишь в моментальных соударениях. 3. Соударения частиц являются абсолютно упругими. 4. Рассматриваются любые газы, в которых число молекул очень велико.
5. Молекулы распределены по всему объему равномерно. 6. Молекулы движутся хаотично,то есть все направления движений равноправны. 7. Скорости молекул могут принимать любые значения. 8. К движению отдельной молекулы применимы законы классической механики.
Реальные разреженные газы действительно ведут себя подобно идеальному газу. Вследствие теплового движения, частицы газа время от времени ударяются о стенки сосуда. При каждом ударе молекулы действуют на стенку сосуда с некоторой силой. Складываясь друг с другом, силы ударов отдельных частиц образуют некоторую силу давления, постоянно действующую на стенку.
Понятно, что чем больше частиц содержится в сосуде, тем чаще они будут ударяться о стенку сосуда, и тем большей будет сила давления, а значит и давление. Чем больше масса частицы, тем больше сила удара. Чем быстрее движутся частицы, тем чаще они ударяются о стенки сосуда.
Сила, с которой молекулы действуют на стенку сосуда, прямо пропорциональна числу молекул, содержащихся в единице объема (это число называется концентрацией молекул и обозначается n), массе молекулы mo, среднему квадрату их скоростей и площади стенки сосуда. Зависимость давления идеального газа от концентрации и от средней кинетической энергии частиц выражается основным уравнением молекулярно- кинетической теории идеального газа.
Итоги Одним из первых и важных успехов МКТ было качественное и количественное объяснение давления газа на стенки сосуда. Качественное объяснение заключается и том, что молекулы газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда. На основании использования основных положений молекулярно-кинетической теории было получено основное уравнение МКТ идеального газа.
Материалы урока помогут сформировать знания учащихся о идеальном газе, давлении газа на основе МКТ
«идеальный газ»
Ход урока:
Учащиеся заполняют таблицу»
| Расстоя-ние между части-цами | Взаимодейс-твие частиц | Характер движе-ния частиц | Расположе-ние частиц | Сохранение формы и обьема |
|
Изучение нового материала.
Идеальный газ - простейшая модель реального газа
Р= m 0 nv 2
III .
Если E = m 0 v 2 /2 , то p = nE
Во сколько раз изменится давление одноатомного газа в результате уменьшения его обьема в 3 раза и увеличении средней кинетической энергии его молекул в 2 раза?
Итог урока
Домашнее задание:§ 64,65, упражнение 11 задача 9
Разработка урока
по физике
«Идеальный газ»
Учитель физики МОУСОШ № 53
Калабина Т.Т.
Просмотр содержимого документа
«идеальный газ»
Тема урока: Идеальный газ. Основное положение молекулярно-кинетической теории.
Цель урока: на основе молекулярно-кинетической теории установить количественную зависимость давления газа от массы одной молекулы и среднего квадрата скорости ее движения.
Оборудование: ПК, мультимедийная презентация.
Ход урока:
Проверка знаний учащихся по теме «Строение газообразных, жидких и твердых тел»
Учащиеся заполняют таблицу»
| Агрегат-ное состоя-ние вещест-ва | Расстоя-ние между части-цами | Взаимодейс-твие частиц | Характер движе-ния частиц | Расположе-ние частиц | Сохранение формы и обьема |
Изучение нового материала.
Р= m 0 nv 2
III . Связь давления со средней кинетической энергией молекул.
Если E = m 0 v 2 /2 , то p = nE
Давление идеального газа пропорционально концентрации молекул и средней кинетической энергии поступательного движения молекул.
Закрепление пройденного решением задач:
Определить недостающие параметры
«Идеальный газ»
Учитель МОУСОШ № 53
П. Найдорф
Калабина Т.Т
Расстоя-ние между частицами
Взаимодейс-твие частиц
Характер движения частиц
Расположе-ние частиц
Сохранение формы и обьема
- Р=1/3* m 0 nv 2
- Р=1/3* m 0 nv 2
p =
p =
Давление идеального газа пропорционально концентрации молекул и средней кинетической энергии поступательного движения молекул. p =2/3* nE
Просмотр содержимого презентации
«Идеальный газ»
Идеальный газ. Основное положение молекулярно-кинетической теории.
Учитель МОУСОШ № 53
П. Найдорф
Калабина Т.Т
- на основе молекулярно-кинетической теории установить количественную зависимость давления газа от массы одной молекулы и среднего квадрата скорости ее движения.
Заполните таблицу
Агрегат-ное состоя-ние вещест-ва
Расстоя-ние между частицами
Взаимодейс-твие частиц
Характер движения частиц
Расположе-ние частиц
Сохранение формы и обьема
Хаотичность движения молекул- v x 2 =1/3*v 2
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
- Р=1/3*m 0 nv 2
Связь давления со средней кинетической энергией молекул.
Давление идеального газа пропорционально концентрации молекул и средней кинетической энергии поступательного движения молекул. p=2/3*nE
-
Слайд 14
Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы
Слайд 15
Связь давления с плотностью газа. Плотность газа Концентрация молекул Масса молекулы
Слайд 1
Цели урока: 1. Иметь представление о идеальном газе, как физической модели. 2. Понимать и перечислять, от каких величин зависит давление газа на стенки сосуда. 3. Написать основное уравнение МКТ. 4. Указывать, как влияют изменения величин, входящих в основное уравнение МКТ, на изменение давления газа.
Слайд 2
Установите соответствие:
1. Молекулы движутся с огромными скоростями. 2. Тела сохраняют форму и объем. 3. Атомы колеблются около положения равновесия. 4.Расстояние между молекулами превышает размер молекул. 5.Молекулы колеблются, перио-дически перескакивая на новое место. 6. Тела сохраняют форму, но не сохраняют объем. А. Твердые тела. Б. Жидкости. В. Газы. Ответы: 1-В 2-А 3-А 4-В 5-Б 6-Б
Слайд 3
ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ Известно, что частицы в газах, в отличие от жидкостей и твердых тел, располагаются друг относительно друга на расстояниях, существенно превышающих их собственные размеры. В этом случае взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало и кинетическая энергия молекул много больше энергии межмолекулярного взаимодействия. Для выяснения наиболее общих свойств, присущих всем газам, используют упрощенную модель реальных газов - идеальный газ
Слайд 4
Идеальный газ (модель) 1. Совокупность большого числа молекул массой m0, размерами молекул пренебрегают (принимают молекулы за материальные точки). 2. Молекулы находятся на больших расстояниях друг от друга и движутся хаотически. 3. Молекулы взаимодействуют по законам упругих столкновений, силами притяжения между молекулами пренебрегают. 4. Скорости молекул разнообразны, но при определенной температуре средняя скорость молекул остается постоянной. Реальный газ 1. Молекулы реального газа не являются точечными образованиями, диаметры молекул лишь в десятки раз меньше расстояний между молекулами. 2. Молекулы не взаимо- действуют по законам упругих столкновений.
Слайд 5
Слайд 6
Зависимость давления идеального газа от:
Массы молекул Концентрации молекул Скорости движения молекул
Слайд 7
Слайд 8
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Основное уравнение МКТ идеального газа. Давление газа [Па] Масса молекулы [кг] Концентрация молекул Скорость движения молекул [м/с]
Слайд 12
Как изменится давление газа на стенки сосуда, если:
масса молекулы увеличится в 3 раза концентрация молекул уменьшится в 4 раза скорость движения молекул увеличится в 2 раза объем увеличится в 5 раз масса молекулы уменьшится в 4 раза, а концентрация увеличится в 2 раза масса молекулы увеличится в 2 раза, а скорость движения молекул увеличится в 3 раза концентрация молекул увеличится в 3 раза, скорость движения молекул уменьшится в 3 раза
Слайд 13
Связь давления со средней кинетической энергией
Положения кинетической теории: 1.Газы состоят из маленьких твердых частиц, находящихся в постоянном, быстром и беспорядочном движении. 2.Частицы движутся по прямым линиям. На их движения влияют лишь столкновения с другими частицами или со стенками сосуда в котором содержится газ. Силами притяжения между молекулами можно пренебречь. 3.Все столкновения абсолютно упруги. 4.Время, которое частицы находятся в соприкосновении друг с другом весьма мало и им можно пренебречь. 5.Собственный объем молекул весьма мал в сравнении с пространством в котором они движутся. 6.Кинетическая энергия молекул много больше потенциальной энергии взаимодействия. 7.Газы способны неограниченно расширяться и занимать весь предоставленный им объем. 8.Смесь газов оказывает на стенки сосуда давление равное сумме давлений каждого отдельно взятого газа (закон Дальтона): давление в смеси химически невзаимодействующих газов равно сумме их парциальных давлений p = p 1 + p 2 + p 3 + … 9. Справедливы газовые законы (Бойля – Мариотта, Шарля).
Идеальный газ – теоретическая модель газа, в которой пренебрегают размерами и взаимодействием частиц газа, а учитывают лишь их упругие столкновения. Размеры молекул малы по сравнению с расстояниями между ними. Силы взаимодействия проявляются только в момент соударений. Молекулы распределены по всему объему равномерно. Молекулы газа движутся хаотично, то есть в любом направлении движется одинаковое число молекул Скорости молекул могут принимать любые значения. Соударения абсолютно упругие. Число молекул очень велико. Для отдельно взятой молекулы справедливы законы Ньютона.
Среднее значение квадрата скорости молекул В различных газах молекулы имеют разные скалярные скорости, но средняя кинетическая энергия остается величиной постоянной. Ек молекул зависит от квадрата скорости, поэтому…. Пусть V 1, V 2, V 3……. V N -, модули скоростей молекул
