Самостоятельная работа

Вариант 1

1. В результате нагревания давление газа в закрытом сосуде увеличилось в 4 раза. Во сколько раз изменилась средняя квадратичная скорость?

2. Сравнить давления кислорода и водорода при одинаковых концентрациях молекул и равных средних квадратичных скоростях их движения.

3. Во сколько раз изменится давление газа при уменьшении его объема в З раза? Средняя скорость движения молекул осталась неизменной.

Вариант 2

1. Каково давление газа, если средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с, а его плотность 1,35 кг/м3?

2. Какова средняя квадратичная скорость движения молекул газа, если, имея массу 6 кг, он занимает объем 5 м³ при давлении 200 кПа?

3. Найти концентрацию молекул кислорода, если при давлении 0,2 МПа средняя квадратичная скорость его молекул равна 700 м/с.

Контрольные вопросы

1. Записать краткий вывод формулы скорости молекул газа

2. Формулу давления газа

3. Что такое давление газа?

Практическое занятие№3.

Решение задач по теме 2.3 «Уравнение состояния идеального газа»

Цель: научиться применять уравнение Менделеева-Клапейрона, газовые законы.

Место проведения: учебная аудитория.

Средства обучения:

методические рекомендации к практическим работам;

линейка и карандаш;

калькулятор.

Виды самостоятельной работы:

Решение тренировочных заданий, работа с дополнительной литературой, с интернет-источниками, создание презентации, написание сообщения.

Краткая теория

Состояние некоторой массы газообразного вещества характеризуют зависимыми друг от друга физические величины, называемые параметрами состояния. К ним относятся объём V, давление р, температура T.

Всякое изменение состояния тела (системы тел) называется термодинамическим процессом.

Для изучения и сравнения различных термодинамических процессов их изображают графически.

Изопроцессами называют термодинамические процессы, протекающие в системе с неизменной массой при постоянном значении одного из параметров состояния системы.

Процесс, протекающий в газе, при котором объём остаётся постоянным, называется изохорным.

Закон Шарля: давление газа данной массы при постоянном объёме возрастает линейно с увеличением температуры:

m=const, V=const, T/p=const

Процесс, протекающий в газе, при котором давление остаётся постоянным, называется изобарным.

Закон Гей-Люссака: объем газа данной массы при постоянном давлении возрастает линейно с увеличением температуры:

m=const, p=const, T/V=const

Процесс, протекающий в газе, при котором температура остаётся постоянным, называется изотермическим.

Закон Бойля-Мариотта: давление газа данной массы при постоянной температуре убывает с увеличением объема:

m=const, T=const, pV=const

Для произвольной массы m газа с молярной массой M справедливо уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV=mRT/M

R=8,31 — молярная (универсальная) газовая постоянная.

В другом виде уравнение состояния идеального газа можно записать в виде:

р=nkT,

где n — концентрация газа, то есть число частиц в единице объёма газа,

N_A – постоянная Авогадро,

k – постоянная Больцмана.

Задания для аудиторной работы

1. Давление воздуха в автомобильной камере при температуре -13⁰C было 160кПа. Каким стало давление, если в результате длительного движения автомобиля, если воздух в камере нагрелся до 37⁰С?

2. Сосуд объёмом 27 л, содержащий газ при давлении 2·10⁵ Па, соединяют с другим сосудом объёмом 3 л, из которого откачан воздух. Найдите давление газа в сосуде. Процесс изотермический.

3. Постройте график изотермического процесса в координатах (p,T), (p,V), (V,T).

4. Для изобарного нагревания газа, количество вещества которого 800 моль, на 500 К ему сообщили количество теплоты 9,4 МДж. Определить работу газа и изменение его внутренней энергии.

5. Какое количество тепла получил газ, если при этом он совершил работу А=2,103Дж, а его внутренняя энергия увеличилась на 600Дж.

Самостоятельная работа

Вариант 1

1. Газ сжат изотермически от объема 8 л до объема 6 л. Давление при этом возросло на 4 кПа. Каким было начальное давление?

2. Какая масса воздуха требуется для наполнения камеры в шине автомобиля, если ее объем 12 л? Камеру накачивают при температуре 27°С до давления 2,2·10⁵ Па.

3. При температуре 5°С давление воздуха в баллоне равно 10⁴ Па. При какой температуре давление в нем будет 2,6·10⁴ Па?

4. До какой температуры нужно изобарически охладить некоторую массу газа с начальной температурой 37°С, чтобы объем газа уменьшился при этом на одну четверть?

5. Постройте график изобарного процесса в координатах (p,T), (p,V), (V,T).

Вариант 2

1. Баллон емкостью 100 л содержит 5,76 кг кислорода. При какой температуре возникает опасность взрыва, если баллон выдерживает давление до 5·10⁵ Па?

2. В баллоне емкостью 100 л находится газ под давлением 4,9·10⁵ Па. Какой объем займет газ при нормальном атмосферном давлении (1,01·10⁵ Па)? Его температура не меняется.

3. Газ нагрет от 27° до 477° С при постоянном давлении. В результате его объем увеличился на 5 л. Определить первоначальный объем газа.

4. При температуре 52°С давление газа в баллоне равно 200кПа. При какой температуре его давление будет равным 250 кПа?

5. Постройте график изохорного процесса в координатах (p,T), (p,V), (V,T).

Контрольные вопросы

1. Запишите уравнение Клапейрона- Менделеева.

2. Сформулируйте закон Гей-Люссака.

3. Какой процесс называется изотермическим?

4. Сформулируйте первый и второй законы термодинамики.

5. Приведите примеры тепловых двигателей.

Практическое занятие№4.

Решение задач по теме 2.4«Основы термодинамики».

Цель: систематизировать знания по разделу «Основы термодинамики», научиться применять систему знаний на расчет величин, описывающих первый закон термодинамики и процессы, происходящие в тепловых двигателях; приобрести опыт решения задач по данной теме.

Место проведения: учебная аудитория.

Средства обучения:

методические рекомендации к практическим работам;

линейка и карандаш;

калькулятор.

Виды самостоятельной работы:

Краткая теория

Внутренняя энергия идеального газа есть кинетическая энергия движения молекул

Внутренняя энергия идеального газа - это функция состояния. Она зависит только от состояния газа, а не от пути, по которому он приведён в данное состояние.

Первый закон термодинамики

Закон сохранения энергии в применении к тепловым явлениям называют первым законом термодинамики.

Количество теплоты, сообщенное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на

совершение работы над внешними телами.