Конспект урока по физике "Изопроцессы в разреженном газе" (10 класс)

ИЗОПРОЦЕССЫ В РАЗРЕЖЕННОМ ГАЗЕ С ПОСТОЯННЫМ ЧИСЛОМ ЧАСТИЦ 1. Изопроцессы. Состояние идеального газа может изменяться таким образом, что,  помимо массы, неизменным будет оставаться один из макроскопических параметров состояния. Например, если внести с улицы в теплое  помещение пустой плотно закрытый сосуд с жесткими стенками, то  через некоторое время он нагреется. Состояние воздуха в сосуде  изменится, однако его масса и объем останутся неизменными,  изменяться будут только два параметра состояния: давление и  температура. В этом и других подобных случаях уравнение состояния  можно упростить и, полагая один из макроскопических параметров  неизменным, получить связь между меняющимися параметрами. Законы, выражающие эту связь, называются газовыми законами.   Процессы, протекающие при неизменном значении одного из  макроскопических параметров состояния газа, называют  изопроцессами. 2. Изотермический процесс.  ₁ ₁ ₁ Изотермическим процессом называют процесс изменения состояния  термодинамической системы, происходящий при постоянной  температуре. При неизменной температуре Т =Т  уравнение Клапейрона  р₁V /₁ T  =  p₂V /₂ T  принимает вид: p₁V =₁ p₂V    или  ₂ Давление газа данной массы при неизменнной температуре  обратно пропорционально его объему или произведение давления  газа данной массы и его объема при неизменной температуре  есть величина постоянная. (закон Бойля­Мариотта) ₂ pV=const. Закон Бойля­Мариотта применим к идеальному газу, т.е. имеет те же границы применимости, что и эта модель. 3. Изобарный процесс. Процесс изменения состояния газа, происходящий при неизменном  давлении, называют изобарным. ₂ При неизменном давлении р =р  уравнение Клапейрона: ₁ ₁ p₁V /₁ T  =  ₁ V /T  = V/T  ₁ p₂V /₂ T  принимает вид: ₂ или V/T = const. Объем газа данной массы при постоянном давлении прямо  пропорционален его термодинамической температуре, или  частное от деления объема газа данной массы на его  термодинамическую температуру при неизменном давлении  есть величина постоянная. (закон Гей­Люссака). Закон Гей­Люссака можно записать иначе. Предположим, что газ  переводится из состояния при нормальных условиях в состояние с  параметрами T и V. Тогда закон Гей­Люссака запишется следующим  образом: V/V  = ˳ T/T  или  V= V /˳ T *˳ T Обозначив 1/T  = ˳ α, получим: V = αV˳T, где  = 1/ 273,15 Кˉ¹ α ˳ α Коэффициент  называют температурным коэффициентом  объемного расширения газов. Он одинаков для всех газов и  показывает, что при нагревании на 1 К объем газа увеличивается  на 1/273,15 часть того объема, который газ занимал при 273,15 К  (при 0° С). График зависимости является изобара. 4. Изохорный процесс Нагревая газ в сосуде с твердыми стенками, модно осуществить  процесс, происходящий при неизменном объеме. Процесс изменения состояния газа, происходящий при  неизменном объеме, называется изохорным. При неизменном объеме V =₁ V , уравнение Клапейрона: ₂ p₁V /₁ T =₁ p₂V /₂ T  принимает вид: ₁ p /T =p /T   давление газа данной массы при постоянном объеме прямо  пропорционально его термодинамической температуре, или  ₂ или p/T = const. ₂ ₁ ₂ частное от деления давления на термодинамическую  температуру есть величина постоянная для газа данной массы.  (закон Шарля)  Закон Шарля может быть записан иначе. p /˳ T =˳ p/T или p=p /˳ T *˳ T обозначив 1/T  = ˳ γ, получим: p= pγ ˳T, где  =1/273,15 Кˉ¹. коэффициент  давления. Он одинаков для всех газов и показывает, что при  нагревании на 1 К давление газа увеличивается на 1/273,15 часть  того давления, которое производил газ при нормальных условиях.  Графиком является изохора. γ  называют температурным коэффициентом  γ