Урок

Уравнение Клапейрона-Менделеева

Цель: вывести зависимость между тремя макроскопическими параметрами p, V, T.

Задачи:

образовательная:

- ознакомление с уравнением Менделеева - Клапейрона;

- применение полученных знаний при решении задач.

развивающая:

- формирование умения сравнивать, обобщать имеющиеся знания, анализировать;

- развивать логическое мышление обучающихся,

- развивать навыки самообразования.

воспитательная:

- воспитывать самостоятельность, творческий подход, умение формулировать, формировать интерес к изучаемому предмету;

- находить решение проблемных ситуаций.

Оборудование: поурочные карты, тесты, компьютер, мультимедийный проектор, презентация PowerPoint.

Оглавление

I.

Ход урока:

1. Мотивация

2. Проверка домашнего задания

Сначала немного проверим ваши знания. Перед вами тесты. (Приложение 1) Вы должны за 5 минут ответить на предложенные вопросы. Сдать на проверку задания.

Ответы (Приложение2)

3. Актуализация знаний (слайд 2)

1. Назовите основную величину в теории тепловых явлений. (температура)

2. Первый прообраз термометра демонстрировал … (Галилей, в 1592г.)

3. Назовите постоянные точки на шкале Фаренгейта и шкале Цельсия. (0⁰F- смесь льда и соли, 100⁰F- нормальная температура человека, 0⁰С- таяние льда, 100⁰С-кипение воды)

4. Кто ввел абсолютную шкалу температур? (Кельвин)

5. Какой формулой связана абсолютная температура с температурой по шкале Цельсия? (n⁰C = (n - 273)⁰K = (1,8n + 32)⁰F)

6. (слайд 3) Что является объектом изучения МКТ? (Идеальный газ)

7. Что в МКТ называется идеальным газом? (Идеальный газ - это газ, в котором взаимодействием между молекулами можно пренебречь.)

8. Вспомните уравнение зависимости p от концентрации и температуры. (p = nkT)

9. Как определить концентрацию молекул? ( )

10. Какая формула позволяет вычислить число молекул N? ( )

11. (слайд 4)Что называют постоянной Авогадро? (N_A = 6.02·10²³ моль^-1)

12. Чему равна постоянная Больцмана? (k = 1.38 · 10^-23 Дж/К)

13. Какие три термодинамических параметра используют для того, чтобы описать состояние идеального газа? (Давление, объем и температура.)

14. Какое уравнение связывает между собой все три термодинамических параметра? (Уравнение состояния идеального газа)

Это мы узнаем сегодня на уроке

4. Изучение нового материала

Уравнение состояния идеального газа - это уравнение, связывающее макроскопические параметры состояния газа (p, V, T).

Как Вы считаете, какая основная задача стоит перед нами на уроке?

(Вывести закон, который связывает между собой макроскопические параметры)

Уверена, что Вы справитесь. Помогут Вам рабочие листы и план исследования.

Обучающиеся заполняют рабочие листы (Приложение 3)

На 5 слайде появляется пошаговое решение.

1. Запишите формулу зависимости давления газа от концентрации и температуры (p = nkT);

2. В это уравнение поставьте значение концентрации и запишите полученные результаты .

3. Перенесите все макропараметры влево
   (гиперссылка 1, слайд 14) Это уравнение было открыто Клапейроном в 1834 г. Оно оказалось неудобным для практического применения, т.к. N - неизмеряемая величина

4. Запишите формулу для числа частиц и подставьте ее в выражение, полученное Клапейроном. Получаем

(гиперссылка 2, слайд 15) (1874 год, Д.И. Менделеев вывел уравнение для произвольного числа молекул))

5. В правой части произведение N_A и k назвали универсальной газовой постоянной и обозначили R. (Вычислите значение R и выведите единицу измерения R) N_A·k = R = 8.31 Дж/(моль·К)

6. Подставьте R в предыдущую формулу, оставьте в левой части только p и V. Получим .

7. Сформулируйте уравнение состояния идеального газа. (Приложение 4)

Проанализируем это уравнение:

1. Какая единственная в этом уравнении величина, зависящая от рода газа? (М - молярная масса)

2. На какие вопросы уравнение состояния идеального газа позволяет ответить? (слайд 6)

• Можно определить одну из величин, характеризующих состояние, например температуру, если известны две другие. Это используют в термометрах.(cлайд 7)

• Зная уравнение, можно сказать, как будут протекать в системе различные процессы при определенных условиях, т.е. при изменениях одного из параметров.(слайд 8)

• Можно определить, как меняется состояние системы, если она совершает работу, или получает теплоту от окружающих тел.(слайд 9)

5. Первичное закрепление материала.

Вопросы ученикам:

- C какой новой величиной Вы сегодня познакомились? (Универсальная газовая постоянная)

- Что называют нормальными условиями? (t = 0⁰ C, p = 101325 Па)

Решение задач у доски с помощью учителя.

(слайд 10) Упражнение 13(7)(Приложение 5)

Найдите массу воздуха в кабинете, где вы занимаетесь при температуре 20⁰С и нормальном атмосферном давлении. Молярная масса воздуха равна 0,029 кг/моль.

(слайд 11) Упражнение 13(8)

Плотность некоторого газообразного вещества равна 2,5 кг/м³ при температуре 10⁰С и нормальном атмосферном давлении. Найдите молярную массу этого вещества.

6. Домашнее задание (слайд 12)

§70, упр.13(5,6) ( Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, Физика 10) (Приложение 6)

7. Рефлексия

Ребята, как Вы считаете, достигли мы цели урока?

(Да, вывели закон, устанавливающий зависимость между макропараметрами)

Завершить нашу работу мне бы хотелось словами из строк Б.Пастернака: (слайд 13)

Во всем мне хочется дойти

До самой сути

В работе, в поисках пути,

В сердечной смуте.

До сущности прошедших дней,

До их причины,

До оснований, до корней,

До сердцевины…

Приложения

Приложение 1

Вариант 1

1. Абсолютную температурную шкалу создал ученый …

А. Паскаль Б. Цельсий В. Кельвин Г. Фаренгейт

2. 50⁰К по абсолютной шкале соответствует значению температуры по шкале Цельсия - …

А. 50⁰С Б. -50⁰С В. 223⁰С Г. -223⁰С

3 . Значение постоянной Больцмана - …

А. 1,38*10^-23Дж/К Б. 6,02*10²³моль-1

В. 8,31 Дж/(моль*К) Г. 1,6*10^-19кг

4. 273,15⁰ К соответствует состоянию …

А. замерзание водорода Б. кипение воды

В. таяние льда Г. пламя горящей свечи

5. Мера средней кинетической энергии движения молекул - это …

А. абсолютная температура Б. давление

В. объем тела Г. масса тела

Вариант 2

1. Шкала, в которой нет отрицательных значений температуры, называется …

А. правильной шкалой Б. положительной шкалой

В. абсолютной шкалой Г. нормальной шкалой

2. 150⁰ К по абсолютной шкале соответствует значению температуры по шкале Цельсия - …

А. 423⁰С Б. -423⁰С В. 123⁰С Г. -123⁰С

3 . Значение 1,38*10^-23Дж/К является постоянной …

А. Больцмана Б. Кельвина В. Авогадро Г. Цельсия

4 . 373,15⁰ К соответствует состоянию …

А. замерзание водорода Б. таяние льда

В. кипение воды Г. пламя горящей свечи

5. Единица измерения температуры по абсолютной шкале - …

II.

назадА. К Б. F В. C Г. T

Приложение 2

ОТВЕТ

1

2

3

4

5

В 1

в

г

а

в

а

В 2

в

г

а

в

а

III.

назад

Приложение 3

IV.

назад

Приложение 4

V.

назад

Приложение 5

Упражнение 13(7)

Дано:

T = 20⁰С = 293К

p₀= 101325 Па

M = 0,029 кг/моль

m - ?

Упражнение 13(8)

Дано:

T = 10⁰С = 283К

p₀= 101325 Па

ρ= 2,5 кг/м³

m - ?

VI.

назад

Приложение 6

Упражнение 13(5)

При переходе определенной массы газа из одного состояния в другое его давление уменьшается, а температура увеличивается. Как меняется его объем?

Упражнение 13(6)

Чему равен объем одного моля идеального газа при нормальных условиях?

VII.

назад

6