Урок 157. Изопроцессы и их графики. Частные газовые законы

• Уравнение состояния идеального газа в условиях теплового равновесия.  

• Уравнение Клапейрона-Менделеева связывает давление, объем и температуру.  

• Тема урока: изопроцессы и их графики.  

• Изопроцессы и их графики.  

• Частные газовые законы.  

• Домашнее задание: конспект, учебник Мякишева, задачи по Рынковичу.  

• Уравнение состояния связывает давление, объем и температуру.  

• Уравнение Клапейрона-Менделеева для идеального газа.  

• Процессы, в которых одна из величин остается постоянной, называются изопроцессами.  

• Изотермический процесс: температура постоянна, объем и давление меняются.  

• Реализация изотермического процесса: цилиндр с поршнем и термостат.  

• Частный газовый закон: PV = const.  

• Закон Бойля-Мариотта: при постоянной температуре произведение давления и объема газа постоянно.  

• График изотермического процесса: обратно пропорциональная зависимость давления от объема.  

• Изменение температуры влияет на константу в уравнении.  

• График изотермы при другой температуре.  

• Изобарный процесс: давление постоянно, температура и объем меняются.  

• Реализация изобарного процесса: тяжелый поршень и вертикальный цилиндр.  

• Уравнение состояния для изобарного процесса.  

• Рассматриваются величины: масса, молярная масса, универсальная газовая постоянная и давление.  

• Давление переносится в правую часть, а температура в левую.  

• Получаем уравнение: V/T = mRT/M, где V - объем, T - температура, m - молярная масса, R - универсальная газовая постоянная, M - масса.  

• Уравнение V/T = const описывает изобарный процесс.  

• Закон Гей-Люссака: V1/T1 = V2/T2 для двух произвольных состояний идеального газа.  

• Построение графика: объем по вертикали, температура по горизонтали.  

• Зависимость объема от температуры прямо пропорциональная.  

• График представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.  

• Изобара - линия постоянного давления.  

• При изменении давления меняется наклон изобары.  

• Пример: при удвоении давления объем уменьшается вдвое при той же температуре.  

• При постоянном давлении отношение объема газа к его абсолютной температуре постоянно.  

• Важно учитывать массу газа при формулировке законов.  

• Изохорный процесс происходит при постоянном объеме.  

• Для реализации используется цилиндр с поршнем.  

• Уравнение: P/T = mR/M/V, где P - давление, T - температура, M - молярная масса, V - объем.  

• Закон Шарля: P/T = const при постоянном объеме.  

• График зависимости давления от температуры также представляет собой прямую линию.  

• При увеличении объема давление уменьшается.  

• Универсальный газовый закон: PV/T = const.  

• При постоянных значениях температуры, давления или объема получаются законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля соответственно.  

• Закон Гей-Люссака и закон Шарля являются частными случаями универсального газового закона.  

• Универсальный газовый закон, в свою очередь, является частным случаем уравнения Клапейрона-Менделеева.  

• Эти законы применимы, когда масса газа и его химический состав остаются неизменными.  

• По старой программе изучали зависимость давления газа от температуры при постоянном объеме, получая закон Шарля.  

• Экспериментально изучали изотермический процесс и получали закон Бойля-Мариотта.  

• Экспериментально изучали изобарный процесс и получали закон Гей-Люссака.  

• Эти законы объединяли в универсальный газовый закон.  

• Современный подход начинается с молекулярного уровня: все вещества состоят из молекул, которые движутся.  

• Взаимодействие молекул пренебрегается, и выводится основное уравнение молекулярно-кинетической теории.  

• Закон Клапейрона-Менделеева объединяет давление, температуру и кинетическую энергию молекул.  

• Теория и практика совпадают, урок окончен.