Закон Бойля

Урок по теме: «Закон Бойля-Мариотта»
Ход урока
1.Вступление.
Здравствуйте, садитесь.
Сегодня на уроке, используя ранее изученный материал по изопроцессам, нам предстоит
познакомиться с ещё одним процессом изменения состояния газа, экспериментальным путем проверить
эту зависимость и графически её интерпретировать.
Вспомним основные моменты прошлых уроков, для этого вашему вниманию предлагаются вопросы,
которые сориентируют вас в процессе повторения.
2. Повторение.
Вопросы для повторения:
1. Сформулировать уравнение Менделеева-Клапейрона
Уравнение Менделеева – Клапейрона это уравнение состояния идеального газа, связывающее
три макропараметра (давление, объём и термодинамическую температуру) газа данной массы.
В математическом виде оно выглядит следующим образом:
m
pV 
RT
M
Это уравнение предопределяет некую зависимость между тремя макропараметрами, входящими
в него. Давайте вспомним какова зависимость между ними:
- давление прямо пропорционально температуре;
- объём прямо пропорционально температуре;
- давление обратно пропорционально объёму.
3. Какие макропараметры следует задать для однозначного определения идеального газа?
Состояние данной массы газа однозначно определяются заданием любых двух макропараметров
(pV), (pT) или (VT). Третий макропараметр T,V или p соответственно определяется из уравнения
Менделеева – Клапейрона.
4. Какие параметры мы уже фиксировали на прошлых уроках, и какие при этом изменялись? Как
называются такие процессы изменения состояния газа?
Изобарный и изохорный процессы.
5. Выйти к доске и вывести эти законы, используя уравнение Менделеева – Клапейрона.
Закон Гей Люссака: Для данной массы газа при постоянном давлении отношение объёма газа к его
термодинамической температуре остается величиной постоянной.
V
 const
T
Закон Шарля: Для данной массы газа при постоянном объёме отношение давления газа к его
термодинамической температуре остается величиной постоянной.
p
 const
T
Пока ребята используя уравнение Менделеева - Клапейрона выводят законы Шарля и Гей
Люссака вспомним, что не только с помощью математического аппарата можно интерпретировать то
или иное изменение состояния газа, но и графически. А помогает в этом знание графиков изопроцессов.
6. Как называют график изменения макропараметров газа при постоянном давлении?
Изобара – закон Гей Люссака
7. Что называют изохорой?
Изохора – это график изменения макропараметров газа при постоянном объёме.
Используя импровизированные макеты, выясним, как располагаются эти графики в различных
координатах.
Ответы учащихся у доски.
Подведение итогов повторения.
3.Объяснение нового материала.
Какой макропараметр в уравнении состояния идеального газа остался не зафиксированным?
(термодинамическая температура)
Правильно. А процесс изменения состояния газа данной массы при постоянной температуре называется
изотермическим.
Уравнение, устанавливающее связь между давлением и объёмом газа при постоянной
температуре, было получено экспериментально английским физиком Р.Бойлем (1662г) и французским
физиком Э.Мариоттом (1676г). Поэтому его называют законом Бойля – Мариотта.
Откройте тетради и запишите тему урока: «Закон Бойля – Мариотта»
Используя уравнение Менделеева – Клапейрона:
m
pV 
RT
M
Для данной массы газа и при постоянной температуре, имеем:
m
pV 
RT  const
M
или
pV  const
Для данной массы газа при постоянной температуре, произведение давления на объём постоянно.
Это означает, что произведение начального давления газа на его первоначальный объём равно
произведению этих параметров в произвольный момент времени
p1V1  p2V2
Давление газа при изотермическом процессе, как следует из закона Бойля – Мариотта, обратно
пропорционально его объёму, то есть:
const
p
V
c
Графиком такой обратно пропорциональной зависимости является гипербола ( y  ),
x
называемая изотермой.
Изотерма-это график изменения макропараметров газа при постоянной температуре.
Установим данную зависимость между давлением и его объёмом при постоянной температуре
экспериментально с помощью L-микро. В нашем распоряжении цилиндр с поршнем. Есть два датчика:
датчик давления и объёма, термостат – окружающий воздух. Результаты изменений давления и объёма
фиксирует аппаратура. По снятым показаниям компьютер вычерчивает графическую интерпретацию
данного процесса.
4. Решение графических задач ( работа с интерактивной доской)
1. Изобразить две изотермы в координатах pV. Выяснить, какая из изотерм соответствует большей
температуре?
p
V
. Построить данные изотермы в координатах pT и TV
3. На рисунке представлен график изменения состояния идеального газа в координатах VT. Процессы
изменения состояния газа, в результате которых газ возвращается в исходное состояние, называют
круговыми или циклическими. При возвращении газа в исходное состояние его давление, объём и
температура принимают начальные значения. Представить этот процесс на графиках в координатах pV
и pT, предварительно описав каждый процесс в отдельности.
4.Даны три промежуточных состояния газа. Какие изопроцессы можно предложить для перевода газа из
состояния 1 в состояние 2? По графикам изопроцессов в координатных осях VT постройте графики тех
же процессов в координатах pV и VT.
5. Закрепление
1. В данный момент времени вашему вниманию предлагается тест для самоконтроля.
Вариант 1
1. Как изменится давление идеального газа при
увеличении температуры и объёма газа в 4 раза?
А. Увеличится в 4 раза Б. Уменьшится в 4 раза
В. Не изменится
2. Как называется процесс изменения состояния
газа при постоянном объёме?
А. изотермический Б. изохорный В. изобарный
3. Какому процессу соответствует график,
изображенный на рисунке?
Вариант 2
1. Как изменится давление идеального газа при
уменьшении температуры и объёма газа в 2 раза?
А. Увеличится в 2 раза Б. Не изменится
В. Уменьшится в 2 раза
2. Как называется процесс изменения состояния
газа при постоянной температуре?
А. изотермический Б. изохорный В. изобарный
3. Какому процессу соответствует график,
изображенный на рисунке?
А.изохорному нагреванию
Б.изотермическому сжатию
В. изобарному охлаждению
T
4. Для данной массы газа при постоянной
температуре давление уменьшилось в 2 раза. Как
при этом изменился объём?
А. Увеличится в 2 раза Б. Не изменится
В. Уменьшится в 2 раза
А.изохорному нагреванию
Б.изотермическому сжатию
В. изобарному нагреванию
T
4. Для данной массы газа при постоянном
давлении объём увеличился в 2 раза. Как при этом
изменилась температура?
А. Увеличилась в 2 раза Б. Уменьшилась в 2 раза
В. Не изменилась
Передайте свои листки соседу и проверьте правильность выполнения теста.
1
2
1
В
Б
2
Б
А
3
А
В
4
А
А
2. С помощью закона Бойля – Мариотта можно объяснить, почему пузырьки воздуха поднимаясь
в воде вверх, увеличиваются в объёме: на глубине давление жидкости больше, чем у поверхности.
Задача (работа с учебником)
Определить глубину озера, если объём воздушного пузырька утраивается при подъеме со дна на
поверхность. Температура пузырька не успевает измениться.
. Подведение итогов урока (запись домашнего задания)