План уроку

Назва предмета: Фізика

Тема програми: Молекулярна фізика та термодинаміка.

Урок №42

Тема уроку: Ізопроцеси в газах

Мета уроку:

навчальна: ознайомити з поняттями про газові закони, сформувати вміння пояснювати закони з молекулярної точки зору; будувати графіки процесів; розв’язувати графічні та аналітичні задачі, використовуючи рівняння стану газу та газові закони.

розвиваюча: розвивати логічне мислення, увагу, пам’ять, просторову уяву, вміння аналізувати і робити висновки, творчу активність та пізнавальний інтерес.

виховна: виховувати самостійність, культуру розумової праці, культуру фізичної мови, логічність у записах, відповідальне ставлення до навчання, вміння висловлювати власну думку та вислуховувати думку інших.

Методична мета: «Продуктивне навчання на уроках фізики, як шлях формування компетентностей учнів».

Основні поняття: ізопроцес, газовий закон, ізохорний, ізотермічний та ізобарний закони.

Обладнання: підручник, комп’ютер, проектор, екран, роздатковий матеріал.

Форми та методи навчання: колективна, індивідуальна, розповідь, пояснення, «мозковий штурм», фронтальне опитування, спостереження, ТЗН, відео.

Прийоми навчання: Самостійна творча робота, випереджувальне завдання, презентація.

Міжпредметні зв’язки: хімія, історія фізики

Тип уроку: урок засвоєння нових знань

Структура уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Перевірка домашнього завдання

ІІІ. Актуалізація опорних знань

ІV. Мотивація навчальної діяльності

V. Вивчення нового матеріалу

VІ. Формування вмінь та відпрацювання навичок

VІІ. Підведення підсумків уроку

VІІІ. Домашнє завдання

Хід уроку:

І. Організаційний момент

Привітання та перевірка присутніх на уроці.

ІІ. Перевірка домашнього завдання

На попередньому уроці було задано дві задачі. Викладач в кінці уроку збирає зошити для перевірки домашнього завдання.

Задача 1. Якою є маса 10 моль води?

Розв’язання: Знаходимо молярну масу .

Знаходимо масу води , .

Відповідь: 180 г

Задача 2.Який об’єм 100 молей ртуті?

Розв’язання: Знаходимо об’єм . . або 1,5 л.

Відповідь: 1,5 л.

ІІI. Актуалізація опорних знань

Фронтальне опитування

Що є об’єктом вивчення МКТ ? (Ідеальний газ.)
Що в МКТ називається ідеальним газом? (Ідеальний газ – це газ, в якому взаємодією між молекулами можна знехтувати.)
Для того щоб описати стан ідеального газу, використовують три термодинамічних параметра. Які? (Тиск, об’єм температура.)
Назвіть одиниці вимірювання тиску, температури та об’єму?(Паскаль-Па, градуси або кельвіни та або літри )
Яке рівняння пов’язує між собою всі три термодинамічні параметри? (Рівняння стану ідеального газу).

ІV. Мотивація навчальної діяльності

Розповідь

Вивчення даної теми є дуже важливим в наш час. Без знань про газові закони багато підприємств не зможе виробляти свою продукцію. Під час проведення парового отоплення потрібно враховувати температуру, об’єм та тиск, який допустимий для котла. При виготовлення насосів також потрібні знання про тиск та об’єм. При виготовлення колес до авто використовують знання про температуру та тиск. Газові закони активно працюють не лише в техніці, але й в живій природі, широко застосовуються в медицині. Можна навести багато прикладів де саме використовуються знання про газові закони. Отож, ця тема є досить актуальною в наш час.

V. Вивчення нового матеріалу

Пояснення

Ні один термодинамічний параметр неможна змінити, не змінюючи один, а то і два других параметри. Буває так, що газ даної маси переходить з одного стану в інший, змінюючи лише два параметри, залишаючи третій незмінним. Такий перехід називається ізопроцесом, а рівняння його закономірності - газовим законом.

Ізопроцеси - процеси, які відбуваються при незмінному значенні одного із параметрів.

Газовий закон – кількісна залежність між двома термодинамічними параметрами газу при фіксованому значенні третього.(презентація, слайд 3)

Газових законів, як і ізопроцесів – три. Використовуючи рівняння стану ідеального газу, можна вивести всі три закони за 10 хвилин. Але в історії фізики ці відкриття були зроблені в зворотному порядку: спочатку експериментально було отримано газові закони, і лише потім вони були узагальнені в рівняння стану. Цей шлях зайняв майже 200 років: перший газовий закон було отримано у 1662 році фізиками Бойлем та Маріоттом, рівняння стану – в 1834 році Клапейроном, а більш загальна форма рівняння – в 1874 році Д.І.Менделєєвим.

План вивчення теми

Визначення процесу
Історія відкриття закону
Формула і формулювання закону
Графічне зображення

Ізотермічний процес – процес зміни стану термодинамічної системи при сталій температурі.

Для ідеального газу ізотермічний процес описується законом Бойля-Маріотта.

Закон встановлено експериментально до створення молекулярно-кінетичної теорії газів англійським фізиком Робертом Бойлем в 1662 році та французьким абатом Едмоном Маріоттом, який описав незалежно від Бойля аналогічні досліди 1676 році.

Закон Бойля-Маріотта (ізотермічний процес, T=const)

Для газу даної маси при сталій температурі добуток тиску на об’єм сталий.

Ізотермічний процес (відео-дослід, слайд 6)

Т₁>Т₂

Т₁

Т₂

Ізотерми(слайд 7-8)

Закон Бойля-Маріотта справедливий для всіх газів, а також і для їх сумішей, наприклад, для повітря. Лише при тисках, в кілька сотень раз більших атмосферного, відхилення від цього закону стають суттєвими. (презентація, слайд 4-5)

Ізотермічним можна приблизно вважати процес повільного стиску повітря або розширення газу під поршнем насосу при відкачуванні його з посудини. Правда температура газу при цьому змінюється, але в першому наближенні цими змінами можна знехтувати. Використовують закон Бойля-Маріотта у повітряних двигунах. (слайд 9)

Випереджувальне завдання

Робетр. Бойль

Едм. Маріотт

Роберт Бойль (1627—1691). Відомий англійський фізик і хімік, який досліджував властивості повітря (вага і пружність повітря, ступінь його розрідження). На досліді показав, що температура кипіння води залежить від тиску навколишнього середовища. Вивчав також пружність твердих тіл, гідростатику, світлові та електричні явища, уперше висловив думку про складний спектр білого світла. Увів поняття ≪хімічний елемент≫

Едм Маріотт (1620—1684). Французький фізик, який вивчав властивості рідин і газів, зіткнення пружних тіл, коливання маятника, природні оптичні явища. Встановив залежність між тиском і об'ємом газів при сталій температурі і пояснив на її основі

різні застосування, зокрема розрахунок висоти

місцевості за показами барометра. Довів збільшення об'єму води при її замерзанні

Ізобарний процес – процес зміни стану термодинамічної системи, що протікає при сталому тиску.

Для ідеального газу ізобарний процес описується законом Гей-Люссака.Закон встановлений в 1802 році французьким фізиком Гей-Люссаком, який визначав об’єм газу при різних значеннях температур в межах від точки кипіння води. Газ тримали в балончику, а в трубці знаходилась крапля ртуті, що закривала газ, який розміщувався горизонтально.

Закон Гей-Люссака (ізобарний процес p=const)

p₁

ля газу даної маси при сталому тиску відношення об’єму до температури є сталою величиною.(презентація, слайд10-12)

p₂

p₁<p₂

Ізобари(слайд 13)

Ізобарним можна вважати розширення газу при нагріванні його в циліндрі з рухомим поршнем. Сталість тиску в циліндрі забезпечується атмосферним тиском на зовнішню поверхню поршня.

Випереджувальне завдання

Жозеф Луї Гей-Люссак

Жозеф Луї Гей-Люссак (1778-1850) —французький фізик і хімік, показав, шо коефіцієнт розширення всіх газів однаковий, досліджував температуру і вологість повітря на висотах до 7км, двічі піднімаючись у 1804 р. на повітряній кулі. Винайшов спиртометр, барометр та ряд інших приладів.

Експериментально перевірити цей закон можна за допомогою пристрою, що є в багатьох кабінетах фізики – скляної колби із зігнутою трубкою (мал. 19).

У горизонтальній частині трубки є крапля рідини, яка відокремлює газ у колбі від атмосферного повітря. Якщо підігріти колбу (можна й руками), то крапля рідини зміститься вправо, тобто об’єм газу, який знаходиться в колбі, збільшиться, а тиск залишиться рівним атмосферному.

Ізохорний процес – процес зміни стану термодинамічної системи, що протікає при сталому об’ємі.

Для ідеального газу ізохорний процес описується законом Шарля. В 1787 році французький вчений Жак Шарль виміряв тиск різних газів при нагріванні при сталому об’ємі і встановив лінійну залежність тиску від температури, але не публікував дослідження. Через 15 років до таких же результатів прийшов і Гей-Люссак і, будучи на рідкість благородним, настояв, щоб закон називався на честь Шарля.

Закон Шарля (ізохорний процес, V=const)

Для газу даної маси при сталому об’ємі відношення тиску до температури є величиною сталою.(презентація, слайд 14-16)

V₁

V₂

V₁<V₂

Ізохори(слайд 17)

Ізохорним можна вважати збільшення тиску газу в довільній ємності або в електричній лампочці при нагріванні.

Випереджувальне завдання

Жак Шарль (1746-1823)

Жак Александр Сезар Шарль

(1746 ‑ 1823)народився 12 листопада 1746, — французький винахідник і вчений. Відомий як винахідник наповненої воднем, або іншим легшим за повітря газом,повітряної кулі, що отримала назву шарльєр — на честь винахідника,на противагу монгольф'єру. Шарль винайшов такі прилади, як мегаскоп і термометричний гігрометр.