Методическая разработка теоретического занятия по учебной дисциплине ОДП.17 ФИЗИКА тема: «Уравнение Менделеева- Клапейрона. Уравнение состояния идеального газа». для специальности 34.02.01 «Сестринское дело» (базовый уровень с

Министерство здравоохранения Тульской области
Новомосковский филиал Государственного образовательного
учреждения среднего профессионального образования
«Тульский областной медицинский колледж»


Методическая разработка
теоретического занятия

по учебной дисциплине
ОДП.17 ФИЗИКА
тема: «Уравнение Менделеева- Клапейрона. Уравнение состояния идеального газа».

для специальности 34.02.01 «Сестринское дело»
(базовый уровень среднего профессионального образования)




г. Новомосковск
2015 г
Рассмотрено на заседании Ц(П)К Утверждаю протокол №_ от «__»_______2015г Зам директора по УР Председатель Ц(П)К____________ ______(Т.П.Гришина)
«___»________ 2015г














Методическая разработка составлена в соответствии с Государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника по специальности 34.02.01 «Сестринское дело»
Автор: Н.В. Сурикова, преподаватель высшей квалификационной категории учебной дисциплины «Физика ».
Пояснительная записка
Данная методическая разработка составлена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по «Физике », по специальности 34.02.01 «Сестринское дело».
Методическая разработка предназначена для проведения теоретического занятия по теме: «Уравнение Менделеева- Клапейрона. Уравнение состояния идеального газа». В методической разработке отображены цели , оснащение занятия, имеются этапы планирования занятия с описанием всех элементов урока, презентация к уроку. После изучения темы студенты должны знать - основное уравнение состояние системы, условия применения уравнения Менделеева-Клапейрона, физический смысл универсальной газовой постоянной, нормальные условия для газа данной массы.
студенты должны уметь - устанавливать зависимость между макропараметрами, уметь применять физические законы при решении задач, владеть различными способами решения графических и аналитических задач.

Цель методической разработки: помочь преподавателю более эффективно и рационально провести теоретическое занятие по данной теме, проверить и закрепить теоретические знания с использованием различных форм и методов контроля.
В организационном моменте дается тема, цель, план занятия, проводится мотивация , которая настраивает студентов на данную тему и важность этой темы.
Контроль исходного уровня знаний студентов проводится в виде самостоятельной работы ( игра « домино»), что позволяет за короткое время проверить опорные знания студентов, настроить на дальнейшую работу.
Изучение нового материала проходит в виде беседы и фронтального опроса, для закрепления материала подготовлены проблемные вопросы и задачи, в результате которых проводится углубление знаний и умений.
И в конце подводится итог занятия, выставляется оценка за занятие. Преподаватель анализирует работу всей группы и каждого студента, комментирует ошибки, дается домашнее задание.
Методическая разработка содержит вопросы по теме, дидактический материал, объем домашнего задания, что позволяет наиболее полно закрепить данную тему и соответствует нормам ГОС.

































Цель занятия: сформировать умение описывать состояние термодинамической системы данной массы газа с помощью трех макроскопических параметров: давления, объема, температуры; выяснить физический смысл универсальной газовой постоянной; развить навыки решения задач.
Технологическая карта занятия

Дисциплина физика
Тема занятия «Уравнение Менделеева- Клапейрона. Уравнение состояния идеального газа».

Вид занятия ( тип урока) – теория 2ч ( комбинированный).

Цели занятия:
Обучающая: - показать математическую зависимость между тремя макроскопическими параметрами p,V,T;
- сформировать умение описывать состояние термодинамической системы данной массы газа с помощью трех макроскопических параметров: p,V,T;
- выяснить физический смысл универсальной газовой постоянной.

2.Развивающая: - 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;
- развивать умение наблюдать и анализировать явления, кратко и лаконично отвечать на вопросы;
- совершенствовать навыки применения имеющихся знаний в новой ситуации;

3. Воспитательная:
- воспитывать самостоятельность, творческий подход, умение формулировать;
- формировать интерес к изучаемому предмету, находить решение проблемных ситуаций;
- побуждать к активной работе мысли.




Межпредметные связи – математика, химия.


Обеспечение занятия:

Учебно-методические средства - методическая разработка для преподавателей по данной теме, учебное пособие по данной теме, вопросы и задачи теме, опорный конспект, таблицы, презентация, задания для внеаудиторной работы.
Назначение учебно-методических средств
Учебно-методические средства обучения помогают эффективно перерабатывать информацию, упражняться в приобретении и закреплении знаний, умений и навыков, позволяют индивидуализировать обучение с учетом умственных способностей каждого студента.

Литература:
Основная:
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Физика Учебник для 10(11) кл. М,2004г.
А.П.Рымкевич Сборник задач по физике. М, 2008г.
Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика. Учебник для 10 кл. – М., 2005 г.
Генденштейн Л.Э. Дик Ю.И. Задачник – М., 2009г.

Дополнительная:
1. Поурочные планы к учебнику по физике Г. Я. Мякишеву под редакцией И.И. Мокрова. Волгоград, 2004 г.
2. Л.Я. Кирик « Самостоятельные и контрольные работы» 2003г.
3. Поурочные планы к учебнику под редакцией В.А.Волкова, Москва. 2006 г
4. Ф.Е. Марон Дидактические материалы, Дрофа, .2002г
5. Ю.А. Сауров Модели уроков, Просвещение, 2005г.

В результате изучения темы

Студент должен знать:
- основное уравнение состояние системы;
- условия применения уравнения Менделеева- Клапейрона;
- физический смысл универсальной газовой постоянной;
- нормальные условия для газа.
Студент должен уметь:
- устанавливать зависимость между макропараметрами;
- уметь применять физические законы при решении задач;
- владеть различными способами решения графических и аналитических задач.


В процессе изучения темы у студента формируются компетенции:

Базовые компетенции
- формирование положительной мотивации к учебной деятельности ;
- готовность к постоянному профессиональному росту, приобретению новых знаний;
- развитие навыков самоконтроля и взаимоконтроля.

Общеучебные и профессиональные
- готовность определять сущность понятий и умело их применять;
- умение осознавать, формулировать задачи деятельности, ставить цели, выбирать рациональный путь их достижения.
- определять последовательность и продолжительность этапов деятельности.

ПЛАН- ХРОНОКАРТА
1. Организационная часть – 2 мин.
2. Контроль исходного уровня знаний – 10 мин.
3. Активизация внимания студентов – 5 мин
4. Изучение нового материала– 30 мин.
5. Итоговый контроль ( закрепление материала) – 40 мин.
6. Подведение итогов занятия и задание на дом – 3 мин.
Этапы планирования теоретического занятия
Ход учебного
занятия
Содержание учебного
материала
Методы обучения
Средства обучения
Ориентировочная
дозировка времени
Задачи воспитания
и развития

1
2
3
4
5
6

Оргмомент
Разъяснение темы, постановка цели.
Информация
Рассказ
2 мин.
Сконцентрировать внимание и создать рабочую обстановку.

Проверка знаний студентов
(контроль исходного уровня знаний)
Самостоятельная работа( тест)
Самостоятельная работа
Раздаточный материал.
10 мин.
Активизировать, систематизировать и закрепить знания студентов по предыдущей теме, необходимые для понимания и осмысления новых знаний;


Активизация внимания студентов
Установление межпредметных связей и связи с предыдущей темой; роль темы в общем курсе предмета.
Связь темы с применением ее в быту и технике.

Информация
Сообщения студентов.

Рассказ
5 мин.
Активизировать внимание; развивать у студентов интерес к более глубокому изучению предмета.


Изложение нового учебного материала
Объяснение нового материала в форме беседы, фронтального опроса , презентация.
Беседа;
проблемные вопросы.
конспект теоретического материала, раздаточный материал, презентация.
30 мин.
Создать условия для восприятия, осмысления и запоминания понятий;
способствовать развитию: памяти, логического мышления и аналитическим способностям студентов.


Закрепление материала
Фронтальный опрос, игра «домино», решение задач.
Коллективное обсуждение темы; работа с графиками, индивидуальная и коллективная работа при ответах на вопросы, решение задач .
конспект теоретического материала, приложения, работа в тетрадях, на доске.
40 мин.
Формировать умение выделять главное, коротко, быстро и четко излагать свои мысли;
способствовать воспитания внимательности, активности.


Подведение итогов занятия; задание на дом.
Выдача и разъяснение домашнего задания.
Информация
Учебник, раздаточный материал.
3 мин.
Развивать у студентов интерес к более глубокому изучению предмета.



1. Организационная часть – 2 мин.
цель – мобилизация группы, воспитание дисциплины, мотивация и активизация занятия, ознакомление с планом занятия
приветствие, внешний вид студента, подготовка класса, отметка отсутствующих, причины отсутствия.

2. Контроль исходного уровня знаний – 10 мин.
Выполните тестовое задание:
ТЕСТ «Температура. Энергия теплового движения молекул»
Вариант 1
1. Температура характеризует
а) тепловое состояние системы тел
б) состояние теплового равновесия системы тел
в) любое состояние термоизолированной системы тел
г) состояние системы тел при нормальном атмосферном давлении
2. Какая абсолютная температура по шкале Кельвина соответствует температуре 37°С по шкале Цельсия?
а) -236 К
б) 37 К
в) 310 К
г) 307 К
3. Как изменится средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа, если абсолютную температуру газа увеличить в 2 раза?
а) увеличится в 2 раза
б) уменьшится в 2 раза
в) увеличится в 4 раза
г) уменьшится в 4 раза
4. Концентрацию молекул идеального газа увеличили в 4 раза, а его абсолютную температуру уменьшили в 2 раза. Как изменилось давление газа?
а) не изменилось
б) увеличилось в 4 раза
в) уменьшилось в 2 раза
г) увеличилось в 2 раза
5. Какой из графиков (см. рисунок) соответствует зависимости давления идеального газа от абсолютной температуры при неизменной концентрации молекул газа?

6. Абсолютную температуру идеального газа уменьшили в 9 раз. Как при этом изменилась средняя квадратичная скорость его молекул?
а) уменьшилась в 18 раз
б) уменьшилась в 9 раз
в) уменьшилась в 3 раза
г) уменьшилась в в 13 EMBED Equation.3 1415 раз







ТЕСТ «Температура. Энергия теплового движения молекул»
Вариант 2
1. Все тела системы, находящейся в состоянии теплового равновесия, имеют
а) разные температуры
б) как разные, так и одинаковые температуры в зависимости от ситуации
в) одну и ту же температуру
г) температуру обязательно выше 0°С
2. Какая температура по шкале Цельсия соответствует абсолютной температуре 379 К по шкале Кельвина?
а) 379°С
б) 106°С
в) 652°С
г) 109 °С
3. Как изменили абсолютную температуру идеального газа, если средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа уменьшилась в 4 раза?
а) уменьшили в 4 раза
б) увеличили в 4 раза
в) уменьшили в 2 раза
г) увеличили в 2 раза
4. Концентрацию молекул идеального газа уменьшили в 3 раза. Как необходимо изменить его абсолютную температуру, чтобы давление осталось прежним?
а) увеличить в 13 EMBED Equation.3 1415 раз
б) уменьшить в 3 раза
в) увеличить в 3 раза
г) уменьшить в 13 EMBED Equation.3 1415 раз
5. Какой из графиков (см. рисунок) соответствует зависимости давления идеального газа Р от концентрации его молекул п при неизменной температуре газа?


6. Средняя квадратичная скорость молекул идеального газа увеличилась в 4 раза. Как изменили абсолютную температуру газа?
а) увеличили в 16 раз
б) увеличили в 4 раза
в) увеличили в 12 раз
г) увеличили в 2 раза








Ответы
вариант 1: б, в, а, г, а, в.
вариант 2 : в, б, а, в, г, а.
Активизация внимания студентов – 5 мин.
Учитель. 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, вывести физический закон, устанавливающий зависимость между тремя макроскопическими параметрами - p, V, T; научиться использовать закон при решении задач.
Учитель. Что такое идеальный газ?
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=nmo
·2 - основное уравнение МКТ (уравнение Клаузиуса), устанавливает связь между микро- и макромиром.
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.
Такие параметры называются микроскопическими или микропараметрами.
Учитель. Какие параметры, характеризующие газ, и процессы, проходящие в нем, называются макроскопическими параметрами (макропараметрами)?
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.
4. Изучение нового материала - 30 мин
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: (1)

Это соотношение позволяет по двум известным макроскопическим параметрам (давлению и температуре газа) оценить микроскопический параметр (концентрацию).( у доски работает ученик )
Найдем концентрацию молекул любого идеального газа при нормальных условиях (н.у.):
Нормальные условия:
атмосферное давление p=1,01313 EMBED Equation.3 1415105 Па,
температура 00С, или Т=273,1 К;
n=p/kT=1,0113 EMBED Equation.3 1415105/ (1,3813 EMBED Equation.3 141510-2313 EMBED Equation.3 1415273) м-3
·2,713 EMBED Equation.3 14151025 м -3.
Это значение концентрации молекул идеального газа при нормальных условиях называется постоянной Лошмидта.
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
P=NkT/V



(2)



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).
Историческая справка (сообщение ученика). В 1834 г. Французский физик Б. Клапейрон, работавший длительное время в России (Петербурге), вывел уравнение состояние идеального газа при постоянной массе газа (m=const).
Рассмотрим случай для произвольной массы газа

(2) pV/T=kT
N=m/mo
mo= M/NA N=m·NA/M


pV= mkNAT/M

где NA = 6,02·1023 моль-1 - число Авогадро,
k=1,38·10-23 Дж/К - постоянная Больцмана
R=kN A = 8,31Дж/( моль·К) – универсальная газовая постоянная.

уравнение Менделеева – Клапейрона - уравнение состояния идеального газа, связывающее три макроскопических параметра (давление, объем и температуру) газа данной массы.
Историческая справка. (сообщение ученика). 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).
С помощью данного уравнения можно описывать процессы сжатия и расширения, нагревания и охлаждения идеального газа.
Проанализируем это уравнение:
Какая единственная в этом уравнении величина, зависящая от рода газа? (М)
На какие вопросы уравнение состояния идеального газа позволяет ответить?
Можно определить одну из величин, характеризующих состояние, например температуру, если известны две другие. Это используют в термометрах.
Зная уравнение, можно сказать, как будут протекать в системе различные процессы при определенных условиях , т.е. при изменениях одного из параметров.
Можно определить, как меняется состояние системы, если она совершает работу или получает теплоту от окружающих тел.

4. Закрепление изученного материала - 40 мин
1. Беседа с учащимися по вопросам:
Учитель. Каковы нормальные условия для идеального газа?
Ученик. Нормальные условия для идеального газа: атмосферное давление p=1,013···105 Па, температура t=00С, или Т=273,15К:
Учитель: Какова концентрация молекул идеального газа при нормальных условиях?
Ученик: n=p/kT=1,01·105/(1,38·10-23·273) м-3
·2,7·1025 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=NA k= 8,31Дж/ моль·К – универсальная газовая постоянная
2. Проверим усвоение изученной темы с использованием дидактической игры «Домино».
Ученикам предлагается комплект физического «домино» по теме урока. Они отыскивают карточку №1 (в данном случае с вопросом «Что называют молярной массой?» и ищут на ее вопрос в общей массе карточек домино карточку с ответом; найдя, приставляют ее к первой карточке. На правой стороне приложенной карточки написан следующий вопрос, к которому учащимся опять нужно найти карточку с ответом, и т. д. Получается следующая «цепочка»:




Что называют молярной массой?


Молярной массой называют массу одного моля вещества

Чему равно нормальное атмосферное давление?


Нормальное атмосферное давление равно 105 Па

Перечислить макроскопические параметры состояния идеального газа


Макроскопические параметры:
р – давление, V – объем,
Т - температура

Перечислите единицы измерения давления, объема и температуры в СИ


Давление измеряют в Па, объем в м 3, температуру в К.

Какое уравнение называют уравнением состояния?

Уравнение, выражающее связь между макроскопическими параметрами состояния вещества, называется уравнением состояния этого вещества

В чем заключается основная задача МКТ вещества?

Основной задачей МКТ является нахождение уравнения состояния того или иного тел

Какой вид имеет уравнение Менделеева-Клапейрона?


13 EMBED Equation.3 1415

Как формулируется закон Авогадро?


При одинаковых температурах и давлениях в равных объемах любых идеальных газов содержится одинаковое число молекул

Сформулируйте закон Дальтона

Давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений этих газов

Какое давление называют парциальным?

Это давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объем, равный объему смеси при той же температуре.

В чем заключается объединенный газовый закон?

Отношение произведения давления и объема идеального газа к его абсолютной температуре есть величина постоянная для данной массы данного газа.

В каком виде объединенный газовый закон представил Клапейрон?


13 EMBED Equation.3 1415

Чему равна температура таяния льда и кипения воды при нормальном давлении по термодинамической шкале?


Т л = 273 К
Т в = 373 К

Какой прибор служит для измерения давления газа?


Манометр



А теперь применим полученные уравнения при решении задач.
Обратите внимание:
Уравнение Менделеева-Клапейрона связывает между собой 5 физических величин, характеризующих состояние газа, - p, V, T, m, M – и позволяет по заданным четырем найти пятую величину.
Уравнение Менделеева-Клапейрона и все его следствия с большой точностью можно применить к газам, находящимся в условиях, близких к нормальным (t = 0 0C, p = 1,013.105 Па), а также к разреженным газам.
Если плотность газа велика, а следовательно, взаимодействием молекул пренебречь нельзя, то модель идеального газа оказывается непригодной.
Проверьте, все ли величины выражены в СИ:
(1 л = 10-3 м3; 1 мм рт. ст. = 133 Па;
0 0С = 273 К; нормальное атмосферное давление: 1,013.105 Па).

Учитывая эти советы, решить задачи:
Сколько гелия потребуется для наполнения воздушного шара емкостью 500 м3 при нормальном атмосферном давлении и температуре 300 К?


Дано: Решение.
V = 500 м3 13 EMBED Equation.3 1415,
p = 1,013.105 Па 13 EMBED Equation.3 1415,
Т = 300 К 13 EMBED Equation.3 1415.
М = 4.10-3 кг/моль m = (1,013.105 Па . 500 м3.4.10-3 кг/моль)/
/300 К.8,31 Дж/(моль.К) = 81 кг
Ответ: m = 81кг
m - ?


Какова плотность сжатого воздуха при 0 0С в камере шины автомобиля «Волга»? Давление 0,17 МПа.

Дано: Решение.
Т=273 К рV/T=mR/M, где m=
·V,
р=0,17.106 Па pV/T=
·VR/M (сократим на V),
М=29.10-3 кг/моль p/T=
·R/M,
pM=T
·R,

·=pM/TR,

·=(0,17.106.29.10-3) / (273.8,31)=2,17 кг/м3

·-? Ответ: 2,17 кг/м3

5.Подведение итогов занятия и задание на дом – 3 мин.
§70, упр.13(7,8)



Дополнительные материалы:
Универсальная энциклопедия ВИКИПЕДИЯ( [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ])

Приложения к уроку.
Приложение №1 (сообщение ученика).
КЛАПЕЙРОН, БЕНУА ПОЛЬ ЭМИЛЬ
(Clapeyron, Benoоt Paul Emile) (1799–1864), французский физик и инженер.
Родился 26 января 1799 в Париже.
Окончил Политехническую школу (1818). Работал в Институте инженеров путей сообщения в Петербурге (1820–1830).
По возвращении во Францию стал профессором Школы мостов и дорог в Париже.
Работы Клапейрона посвящены тепловым процессам. В 1834 он ввел в термодинамику графический метод, представив в геометрической форме рассуждения Карно. В том же году вывел уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона), объединяющее закон Бойля – Мариотта, закон Гей-Люссака и закон Авогадро. Это было наиболее простое соотношение, применимое с определенной степенью точности к реальным газам при низких давлениях и высоких температурах (в 1874 оно было обобщено .Менделеевым и теперь известно как уравнение Менделеева – Клапейрона). Получил уравнение, связывающее между собой температуру кипения (или плавления) веществ и давление (уравнение Клапейрона – Клаузиуса; последний обосновал это уравнение в 1851).Умер Клапейрон в Париже 28 января 1864.
Приложение № 2 (сообщение ученика)
Менделеев Дмитрий Иванович
(8.II.1834–2.II.1907) Русский ученый-энциклопедист. Ранние научные работы посвящены изучению изоморфизма и удельным объемам (1854–56). Открыл (1860) «температуру абсолютного кипения жидкостей». Автор фундаментального труда «Основы химии», выдержавшего при жизни Д. И. Менделеева восемь изданий. В ходе работ над первым изданием пришел к идее о периодической зависимости свойств химических элементов от их атомных весов. В 1869–1871 изложил основы учения о периодичности, открыл периодический закон и разработал периодическую систему химических элементов. На основе системы впервые предсказал (1870) существование и свойства нескольких не открытых еще элементов, в том числе «экаалюминия» – галлия (открыт в 1875), «экабора» – скандия (1879), «экасилиция» – германия (1886). Осуществил фундаментальный цикл работ по изучению растворов, разработав гидратную теорию растворов. Создал (1873) новую метрическую систему измерения температуры. Нашел (1874) общее уравнение состояния идеального газа, обобщив уравнение Клапейрона (уравнение Клапейрона–Менделеева).
Приложение №3. Задачи для закрепления пройденной темы.
Задача №1. Как измениться давление газа при уменьшении в 4 раза его объема и увеличении температуры в 1,5 раза.?
Дано: V1=V; V2=V/4; T1=T; T2=1,5T;
Найти: p2/p1-?
Решение: pV=m/M R T уравнение Менделеева – Клапейрона.
p1=m R T1/MV1 - первоначальное давление при T1.
p2=m R T2/MV2 давление газа при T2.
Найдем отношение p2/p1 .После подстановки , получим p2/p1=6.
Ответ: увеличится в 6 раз
Задача №2.Оцените число молекул воздуха, находящегося в классе, при нормальном атмосферном давлении и температуре 20 оС
Решение: Надо знать объем класса и молярную массу воздуха. Возможны варианты.
Предположим размеры нашего класса 5Ч6Ч3 м3. (Аналогичное домашнее задание. Путем измерений взять размеры комнат в своем доме)
Дано: нормальное атмосферное давление p0=1,013·105 Па; температура t=200С, или Т0=293,15К, V= 5Ч6Ч3=105м3;
Из формул p=nkT и n = N/V получаем N= nV= pV/kT
Подставим N= (105·101300)/(293·1,38·10-23)= 2,5·1028 штук.
Ответ: N= 2,5·1028 штук
Задача №4.Чему равен объем одного моля газа при нормальных условиях?
Даны нормальные условия: атмосферное давление p0=1,013·105 Па, температура t=00С, или Т0=273,15К, количество вещества
·=1 моль.
Найти : Vo ?
Решение: pV=m/M R T уравнение Менделеева – Клапейрона, зная, что
· = m/M.
Получим pV=
· R T.
Подставим данные и вычислим: Vо = (1·8,31·273,15)/101300=0,0224 м3 = 22,4 л
Ответ: Vо = 22,4 л объем одного моля идеального газа любого химического состава при нормальных условиях.













Приложение 4
1 вариант
Сколько молекул содержится в одном моле водорода?
а) 6·1023
б) 12 ·1023
в) 6·10 -23
г) 12·1026
Единицей измерения какой физической величины является один моль?
а)количества вещества;
б) массы;
в) объёма;
г) количества материи.
3. Какое явление, названное затем его именем, впервые наблюдал Роберт Броун?
а) беспорядочное движение отдельных атомов;
б) беспорядочное движение отдельных молекул;
в) беспорядочное движение мелких твёрдых частиц в жидкости;
г) все три явления, перечисленные в ответах а – в.
4. Какое примерно значение температуры по абсолютной шкале соответствует температуре 270С по шкале Цельсия?
а) 327 К
б) 300 К
в) 273 К
г) 246 К
5. Что определяет произведение 13 QUOTE 1415 ?
а) среднюю кинетическую энергию молекулы идеального газа;
б) давление идеального газа;
в) абсолютную температуру идеального газа;
г) внутреннюю энергию идеального газа.
По какой из приведенных ниже формул можно вычислить среднюю квадратичную скорость молекул?
а)13 QUOTE 1415
б) nkT
в) 13 QUOTE 1415
г)13 QUOTE 1415
7. Можно ли говорить о температуре одной или нескольких молекул?
а) можно говорить о температуре одной молекулы;
б) можно говорить о температуре нескольких молекул;
в) можно говорить только о температуре очень большого числа молекул;
г) можно говорить и о температуре одной молекулы, и нескольких молекул.
8. Как изменится давление газа при уменьшении его объема в 4 раза? Осталась неизменной температура.
а) уменьшится в 4 раза;
б) увеличится в 4 раза;
в) уменьшится в 2 раза;
г) увеличится в 2 раза.



2 вариант.
Сколько молекул содержится в одном моле кислорода?
а) 12·1026
б) 6 ·1023
в) 12·1023
г) 1023
Укажите единицу измерения давления.
а) 1 Н
б) 1 моль
в) 1 Па
г) 1 К
3. Чем обусловлено броуновское движение?
а) столкновением молекул жидкости (или газа) друг с другом;
б) столкновением частиц, взвешенных в жидкости (или газе);
в) столкновением молекул жидкости (или газа) с частицами, взвешенными в ней (в нём)
г) ни одной из указанных причин.
Какое примерно значение температуры по шкале Цельсия соответствует температуре 200К по абсолютной шкале?
а) 4730с
б) 3730с
в) 730с
г)-73ос
Каким выражением определяется средняя кинетическая энергия одной молекулы
идеального газа?
а) 13 QUOTE 141513 QUOTE 1415
б) nkT



В молекулярной физике используется понятие «идеальный газ». Это понятие
применимо тогда, когда можно пренебречь:
а) потенциальной энергией частиц;
б) кинетической энергией частиц;
в) массой частиц;
г) потенциальной энергией частиц и их размерами.
7. Можно ли говорить о давлении, оказываемом одной молекулой на стенки сосуда?
а) нет; в) иногда можно;
б) да; г) не знаю.
Как изменится давление газа при увеличении его объёма в 3 раза? Температура осталась неизменной.
а) уменьшится в 3 раза;
б) увеличится в 3 раза;
в) уменьшится 13 QUOTE 1415 раз;
г) увеличится в 13 QUOTE 1415 раз;
Приложение 5
Упражнение 13(7)
t= 200С 293К
po= 101325 Па
M = 0,029 кг/моль
m - ?

Упражнение 13(8)
t= 100С 283К
po= 101325 Па

·= 2,5 кг/м3
М - ?














Задачи по теме: « Уравнения состояния идеального газа».
1. Если T идеального газа изменить, увеличить в 2 раза, то как измениться P-?
Если V идеального газа уменьшить в 3 раза, то как измениться P-?
Какое количество вещества содержится в газе, если при давлении 200 кПа и температуре 240 К его объем равен 40 л?
Каково давление сжатого воздуха, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при 12єС, если масса этого воздуха 2 кг?
В каких слоях атмосферы воздух ближе к идеальному газу: у поверхности Земли или на больших высотах?
Определите массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью
20 л под давлением 830 Па при температуре 17єС.
Газ занимает объем 100 л при нормальном атмосферном давлении и комнатной температуре 20єС. Каково количество вещества газа? Сколько молекул газа в этом сосуде?
Определите температуру азота, имеющего массу 2 г, занимающего объем 830 смі при давлении 0,2 МПа.
Баллон, вместимостью 40 л содержит 1,98 кг углекислого газа. Баллон выдерживает давление не выше 30·105 Н/м2. При какой температуре возникает опасность взрыва?
Газ массой 16 г при давлении 1 МПа и температуре 112єС занимает объем1,6 л. Определите, какой это газ.
В баллоне вместимостью 200 л находится гелий под давлением 100 кПа при температуре 7єС. После подкачивания гелия его давление поднялось до 300 кПа, а температура увеличилась до 47єС. На сколько увеличилась масса гелия?
Найти массу природного горючего газа объемом 64 мі, считая, что объем указан при н.у. Молярную массу природного горючего газа считать равной молярной массе метана (СН4).
Воздух объемом 1,45 мі, находящийся при температуре 20єС и давлении 100 кПа, превратили в жидкое состояние. Какой объем займет жидкий воздух, если его плотность 861 кг/мі?
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?
Определите плотность азота при температуре 27єс и давлении 100 кПа.

p=nkT

в)

n=N/V,
N=const

pV=NkT

pV/T=NkT

p1V1/T1=p2V2/T2= const

pV=m/M R T

г)



Рисунок 1Root Entry

Приложенные файлы


Добавить комментарий