Газовые законы

Автор: Бахтина Ирина Владимировна, учитель физики
МБОУ «СОШ №3 г. Новый Оскол Белгородской области

УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА.
ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ

Зависимость давления идеального (достаточно разреженного) газа от температуры и концентрации его молекул имеет вид: p = nkT

Попытаемся получить на основе этой зависимости уравнение, связывающее все три макроскопических параметра, характеризующие состояние идеального газа: p, V , T

обе части уравнения умножим на V, получим :

NAk = R = 6,02 х 10 231/моль х 1,38 х10 -23 Дж/К = 8,31 Дж/(моль.К)

R = 8,31 Дж/(моль К) – универсальная газовая постоянная

уравнение состояния идеального газа

Запишем уравнение состояния

в виде

Выберем газ с молярной массой М и рассмотрим два его состояния в закрытом сосуде (m = const)

получил Б. Клапейрон

уравнение
Менделеева - Клапейрона

уравнение Клапейрона

получил Д.И.Менделеев

С помощью уравнения состояния можно исследовать процессы, в которых масса газа постоянна: m = const

Количественные зависимости между двумя параметрами газа при неизменном значении третьего параметра называют газовыми законами.

Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров: p, V, T - называют изопроцессами.

Процесс изменения состояния газа при постоянной
температуре называют ИЗО ИЧЕСКИМ

при Т = const

Пример: медленное расширение (сжатие)
воздуха под поршнем в сосуде

Закон Бойля – Мариотта: для газа данной массы
произведение давления на объем постоянно,
если температура не меняется

изотермическое
расширение

изотермическое
сжатие

T1

р1V1 = р2V2

ВАЖНО: из двух изотерм в координатах pV выше расположена та, на которой температура больше.
Из графиков видно, что при фиксированном значении V р1 < р2, что возможно лишь при T1

Процесс изменения состояния газа при постоянном
давлении называют ИЗОБАРНЫМ

при р = const

Закон Гей-Люссака: для газа данной массы
отношение объема к температуре постоянно,
если давление газа не меняется

Пример: расширение газа при нагревании в сосуде с подвижным
поршнем при ратм= const

изобарное
нагревание

изобарное
охлаждение

ВАЖНО: из двух изобар в координатах VТ выше расположена та, на которой давление меньше.
Из графиков видно, что при фиксированном значении Т V1 < V2 , что возможно лишь при p1 > p2

Процесс изменения состояния газа при постоянном
объеме называют ИЗОХОРНЫМ

при V = const

Закон Шарля: для газа данной массы
отношение давления к температуре постоянно,
если объем газа не меняется

Пример: нагревание газа в лампочке накаливания при ее включении V= const

изохорное
охлаждение

изохорное
нагревание

ВАЖНО: из двух изохор в координатах pТ выше расположена та, на которой объем меньше.
Из графиков видно, что при фиксированном значении Т
р1 < р2 , что возможно лишь при V2 < V1 .

Расположите номера процессов в соответствующие колонки таблицы

:

13, 14, 15

3, 5, 8

4, 6, 7

11, 12, 18

1, 2, 9

10, 16, 17

На рисунке показан график зависимости объема одноатомного идеального газа от температуры. Найти отношение давлений газа р2 /р1

5 2

На рисунке представлены графики процессов, проводимых с постоянной массой идеального газа . Какой из процессов изображен на графике 1?

адиабатный изотермический
изохорный изобарный

2

1

3

4

Т2 = 4 Т1

Т2 = ¾ Т1

Т2 = 4/3 Т1

Т2 = ¼ Т1

В сосуде находится некоторое количество идеального газа. Как изменится температура газа, если он перейдет из состояния 1 в состояние 2 ?

1

0 баллов

1 балл

2

3

4

1

4

3

2

0 баллов

1 балл

1 балл

0 баллов

1

3

2

4

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

На рисунке показан график процесса, проведенного над 1 молем идеального газа. Найдите отношение температур Т2 /Т1.

6 5 15 3

Один моль разреженного газа сначала изотермически сжимали, а затем изохорно нагревали. На каком из рисунков изображен график этих процессов?

1 2 3 4

1

2

3

4

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1 балл

1 балл

1

4

3

2

1

4

3

2

На диаграмме представлена зависимость объема идеального газа постоянной массы от абсолютной температуры. Как изменяется его давление в процессе 1 – 2 – 3 ?

на участках 1 – 2 и 2 – 3 увеличивается
на участках 1 – 2 и 2 – 3 уменьшается
на участке 1 – 2 уменьшается, на участке 2 – 3 не изменяется
на участке 1 – 2 не изменяется, на участке 2 – 3 увеличивается

В сосуде, закрытом поршнем, находится идеальный газ. На рисунке показан график зависимости объема газа от его температуры.
В каком состоянии давление газа наибольшее?

А В С Д

1

4

3

2

1

4

3

2

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1 балл

1 балл

Разреженный углекислый газ изобарно сжимается. Масса газа постоянна. Как надо изменить абсолютную температуру газа, чтобы уменьшить его объем в 4 раза?

повысить в 16 раз повысить в 4 раза
понизить в 16 раз понизить в 4 раза

В цилиндрическом сосуде под поршнем находится идеальный газ, давление которого 4 х 105 Па и температура 300 К. Как надо изменить объем газа, не меняя его температуры, чтобы давление увеличилось до 0,8 х 106 Па?

увеличить в 2 раза увеличить в 4 раза
уменьшить в 2 раза уменьшить в 4 раза

Давление 3 моль водорода в сосуде при температуре 300 К равно р1. Каково давление 1 моль водорода в этом сосуде при вдвое большей температуре?

3/2р1 2/3 р1 1/6 р1 6р1

1

4

3

2

1

4

3

2

1

4

3

2

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1 балл

1 балл

1 балл

На рисунке показан график изотермического расширения водорода массой 4 х10 -2 кг. Определите его массу, округлив ответ до целых

300 К 332 К 600 К 900 К

Одноатомный идеальный газ неизменной массы находится в сосуде с поршнем. Процесс изменения состояния газа показан на диаграмме. Как изменяются в ходе процесса объем, давление и температура газа?
Каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические величины

А) объем газа
Б) давление газа
В) температура газа

их изменения

не изменяется
увеличивается
уменьшается

1

4

3

2

0 баллов

0 баллов

0 баллов

1 балл

Физика : Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений / Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н.Сотский. – 12-е изд. – М. : Просвещение, 2004 .
ЕГЭ 2011. Физика. Универсальные материалы для подготовки учащихся / ФИПИ – М. : Интеллект – Центр. 2011.
Самое полное издание типовых вариантов ЕГЭ: 2011, 2012 : Физика / авт. – сост. А.В.Берков, В.А.Грибов. – М.: АСТ: Астрель, 2011, 2012.
Портреты ученых – страницы свободного доступа сети интернет
Рекомендации по использованию триггеров в тестовых заданиях даны Г.Ф.Кузнецовым.