Презентация на тему:Урок-исследование уравнения Менделеева-Клапейрона

Урок-исследование уравнения Менделеева-Клапейрона

Эпиграф к уроку

• “ Посев научный взойдет для жатвы народной!”
• Д.И .Менделеев

Цели и задачи

• Показать математическую зависимость между макроскопическими параметрами P, V и T
• Развивать кругозор учащихся применяя физические законы при решении задач
• Научить применять полученные знания как язык науки, имеющий огромные возможности

Актуализация знаний

Что является объектом изучения

МКТ?

Идеальный газ.

Идеальный газ – это газ, в котором взаимодействием между

молекулами можно пренебречь.

Что в МКТ называется

идеальным газом?

Какие три термодинамических параметра используют

для того, чтобы описать состояние идеального газа?

Давление, объем и температура.

Уравнение состояния

идеального газа.

Какое уравнение связывает между собой

все три термодинамических параметра?

Повторение газовых законов

1. Процессы изменения состояния газа, представленные на графиках :

V

V

0

0

Т

Т

1

2

А) 2- изотермический процесс; 1- изохорный.

В) 1-изохорный; 2-изобарный.

С) 1 и 2-изотермические.

D) 1-изобарный; 2-изотермический.

E)1 и 2-изохорные.

2. Изохорные процессы представлены на графиках:

p

p

V

7

1

4

2

8

5

9

6

3

T

V

V

А)1,4,9.

В)3,6,9.

С)3,6,8.

D)1,4,7

E)1,5,9.

3.Изобара идеального газа представлена на графике:

V

p

p

p

V

T

T

Т

T

V

1

5

4

3

2

А)5

B)2

C)3

D)4

E)1

Как всё начиналось

Клапейрон Бенуа Поль Эмиль

(26.I.1799–28.I.1864)

• Французский физик, член Парижской АН
• Окончил Политехническую школу в Париже(1818)
• В 1820–30 работал в Петербурге в институте инженеров путей сообщения

Его дело продолжено

• Менделеев Дмитрий Иванович

(8.II.1834–2.II.1907)

• Обобщив уравнение Клапейрона,

в 1874 вывел общее уравнение состояния идеального газа

Его уравнение состояния

• Температуру, объем, давление и некоторые другие параметры принято называть параметрами состояния газа
• Клапейрон выводит уравнение, устанавливающее зависимость между этими параметрами
• Его называют уравнением состояния идеального газа

Вот что получилось

• Подставив вместо kN A универсальную газовую постоянную R, Менделеев получил такой вариант уравнения, которое теперь называется уравнением Менделеева - Клапейрона

Уравнение Менделеева-Клапейрона

m=const

PV

m

=const

PV=

RT

T

M

Уравнение Клапейрона

Основные термодинамические параметры

P 2 V 2

P 1 V 1

=

Т [К, кельвин] – термодинамическая температура

T 2

T 1

V [м 3 , кубический метр] - объём

p [Па, паскаль] - давление

Обобщение

PV = m/M·RT

ט = m/M

ט = const

P1V1 = P2V2

T1 T2

V = const

T = const

P = const

V1 = V2

P1V1 = P2V2

P1 = P2

T1 T2

T1 T2

«Знать физику – означает уметь решать задачи»

Энрико Ферми

Для чего это нужно?

• Знать уравнение необходимо при исследовании тепловых явлений, а конкретно…

• В термометрах…

• Уравнение позволяет определить одну из величин, характеризующих состояние, если известны две другие величины
• Это используют в термометрах

• В газовых законах…

• Зная уравнение состояния, можно сказать, как протекают в системе процессы при определённых внешних условиях

• В молекулярной физике…

• Зная уравнение состояния, можно определить, как меняется состояние системы, если она совершает работу или получает теплоту от окружающих тел

Уравнение состояния -

Первое из замечательных обобщений в физике, с помощью которых свойства разных веществ выражаются через одни и те же основные величины. Именно к этому стремиться физика - к нахождению общих законов, не зависящих от тех или иных веществ. Газы, существенно простые по своей природе, дали первый пример такого обобщения. И в этом большая заслуга одного из выдающихся учёных – Дмитрия Ивановича Менделеева.

Алгоритм решения задач

• Дано: Решение:
• m=6,4кг T=(20+273)k=203k
• T=20 ° С, Согласно уравнению Менделеева-Клапейрона:
• p=15,68Па. PV= RT
• R= 8,31 Отсюда:PVM=mRTV=
• M=32 Вычислим:
• Найти: V-? V=()
• Ответ:V==31л

12

Используя уравнение состояния идеального газа, вычислите по четырем параметрам, представленным в таблице, пятый, неизвестный параметр

Номер варианта

m ,кг

1 вариант

8

М, кг/моль

2 вариант

0,02

3 вариант

4*10 -3

P, Па

2*10 5

64

2*10 -3

4 вариант

V,м 3

Т, К

32*10 -3

7

16,6

5 вариант

8,3*10 5

?

?

?

?

?

24,9

200

10 5

44*10 -3

10 7

300

8,3

400

0,0249

300

Проверка

Вы можете проверить свои ответы

Номер варианта

1 вариант

m ,кг

2 вариант

М, кг/моль

P, Па

3 вариант

V,м 3

4 вариант

Т, К

5 вариант

200

2*10 5

4,4

2

0,028

Экспериментальная задача

Определить атмосферное давление в кабинете физики с помощью термометра и линейки

Справка

Нормальное атмосферное давление 760 мм рт ст =100 кПа

Вывод

• Уравнение Клапейрона-Менделеева показывает, что для данной массы газа возможно одновременно изменение трех параметров, характеризующих состояние идеального газа.
• Уравнение Клапейрона-Менделеева представляет собой уравнение состояния идеального газа, которое объединяет закон Бойля — Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля и закон Авогадро.
• Уравнение Клапейрона-Менделеева — наиболее простое уравнение состояния, применяемое с определенной степенью точности к реальным газам при низких давлениях и высоких температурах, например, к атмосферному воздуху, когда свойства газов близки к идеальному газу.

Итог урока

Любите физику, друзья,

Без космоса никак нельзя,

Без света не прожить ни дня,

Как в древнем мире без огня.

Без физики не только свет,

Компьютер или интернет,

Мы не могли бы получить,

Давайте физику учить!

Домашнее задание

• § 4.6 Упр 9(7,11,12,13)
• Повторить § 4.3, 4.5 (газовые законы)