refik.in.ua 1

Тема. Ідеальний газ. Залежність тиску газу від температури. Термодинамічна шкала температур. Залежність між абсолютною температурою газу і середньою кінетичноб енергією поступального руху молекул газу. Основне рівняння МКТ. Обднаний газовий закон.


Мета : 1) навчальна
- познайомити студентів з основними властивостями ідеального газу як фізичної моделі ідеального газу;

- звернути увагу студентів на виведення основного рівняння МКТ та рівняння стану ідеального газу.


2) виховна
- виховувати у студентів уміння доводити власну точку зору при обговоренні поняття тиску газу та його залежності від швидкості молекул, їх концентрації та температури.

3) розвиваюча -розвивати у студентів логічне мислення при виведенні основного рівняння МКТ.


Обладнання :
таблиці, плакати.

Вузлові питання : 1. Ідеальний газ.

2. Тиск газу. Одиниці вимірювання.

3. Основне рівняння МКТ.

4. Рівняння стану ідеального газу.

Основна література :


  1. С. У. Гончаренко . Фізика, 10 кл.(11 кл.)

  2. Л. С. Жданов. Фізика для середніх спеціальних учбових закладів.

  3. Г.А. Гладкова. Збірник задач і запитань з фізики для середніх спеціальних учбових закладів.



Опорний конспект

Ідеальний газ

  • Уявлюваний газ, що точно слідує газовим законам, молекули якого дуже малі, не взаємодіють до зіткнення і зіштовхуються за законами абсолютно пружного удару.

Що відбувається з газом в посудині при його стисканні?
Газ чинить тиск на стінки посудини.

Тиск – це середня сила ударів молекул об тіло (стінки посудини), віднесена до одиниці його поверхні.



Р = (1) – тиск газу


[ P ] = [ ] = [ 1Па]

Одна технічна атмосфера: 1ат = 9,81 105 Па

Одна фізична атмосфера: 1атм = 1,013 105 Па

Один міліметр ртутного стовпчика: 1мм.рт.ст. = 133 Па

За умови ідеального газу можна вважати:


Р = nm (2)



n – число молекул в одиниці об’єму (концентрація);

m – маса молекул;

- швидкість молекул.

Температура


  • Міра середньої кінетичної енергії поступального руху частинок тіла.

Ek ~ T

Шкала температур повинна бути однозначно пов’язана із фізичними процесами.


Термодинамічна шкала температур - це шкала Кельвіна.




t,
0С T, К




Т = 273 + t ( в К ) 100 373 процес кипіння води

T = T – 273 ( в 0С )
0 273 процес танення льоду

-273 0 абсолютний нуль

Абсолютний нультемпература, при якій припиняється поступальний рух молекул, які при цьому володіють нульовою енергією.

Стан газу характеризується наступними параметрами:

V – об’єм даної маси газу;


Tтемпература газу;

Pтиск газу;

n – концентрація газу.

Виділимо в стінці посудини деяку елементарну площадку ΔS і обчислимо тиск, що діє на неї.

При кожному зіткненні молекула масою m0

передає стінці імпульс:

m0v – ( - m0v ) = 2m0v



За час Δt до площадки ΔS долетять тільки ті молекули, які укладаються в об’єм з основою ΔS і висотою твірної vΔt.

Число ударів цих молекул = nV = nΔSvΔt.

В будь–який момент часу уздовж кожного із трьох взаємно перпендикулярних напрямків рухається 1/3 молекул; при чому половина з них ( 1/6 ) рухається уздовж даного напрямку в одну сторону, а половина – у протилежну. Тоді, число ударів молекул, які рухаються в заданому напрямку = 1/6nΔSvΔt.

При зіткненні з площадкою ці молекули передають їй імпульс:

Δр = 2m0vnΔSvΔt = nm0v2 ΔSΔt
Тоді, тиск газу на стінку посудини:



Р = = (3) Рівняння Клаузіуса,

Отримане у 1857 р.

або або

Основне рівняння МКТ

P = = (4)

Враховуючи, що n = , то отримаємо



Р = або PV = (5)
Ek – сумарна кінетична енергія поступального руху усіх молекул газу.

Ек залежить від внутрішньої енергії молекул і визначається за формулою:




Ек = (6), де к = 1,38 10-23 - стала Больцмана

Поняття тиску справедливе тільки для системи з великою кількістю частинок, тобто тиск носить статистичний характер.

А тепер виведемо об’єднаний газовий закон.


Підставимо вираз (6) у вираз (4:)

Р = , де n0 =

Отримаємо, що

Р = = Nk - const

Об’єднаний газовий

= const (7) закон
Домашнє завдання: § 3.7 – 3.9, 4.1 – 4.2, зад. № 2.36, 2.43