СВОЙСТВА ГАЗОВ, ЖИДКОСТЕЙ, ТВЕРДЫХ ТЕЛ*
Урок № 7
Тема. Решение задач на уравнение состояния идеального газа
Цель: способствовать глубокому пониманию величин, характеризующих состояние термодинамической системы, умение использовать полученные знания для объяснения физических явлений, развивать логическое мышление.
ХОД УРОКА
I. Проверка знаний во время фронтального опроса
1. Что мы понимаем под уравнением состояния газа?
2. Написать уравнение состояния идеального газа.
3. Физический смысл уравнения состояния газа?
4. Сформулировать и записать основное уравнение МКТ.
5. Какая связь существует между температурой и средней кинетической энергией молекулярного движения молекул газа?
II. Решение задач
Задача 1. Определить массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 л при давлении 830 кПа, если температура газа равна 17 °С.
Дано: V = 20 л, р = 830 кПа, t = 17 °C, М = 2·10-3 кг/моль, R = 8,31 Дж/(моль·К).
Найти: m - ?
Решение
Выведем размерность искомой физической величины:
Ответ: m = 1,38·10-2 кг.
Задача 2. В баллоне находится газ под давлением 40 Па и при температуре 27 °С. Когда из баллона выпустили 3/5 газа, содержавшегося в нем, его температура понизилась до -33 °С. Определить давление газа, оставшегося в сосуде.
Дано: V - const, р1 = 40 МПа, t1 = 27 °С, t2 = -33 °С, m2 = 2/5m1
Найти: р2 - ?
Решение
Ответ: р2 = 12,8 Па.
Задача 3. Сколько молекул воздуха выходит из комнаты объемом 120 м3, если температура повышается от 15 до 25 °С? Атмосферное давление равно 105 Па.
Дано: V = 120 м3, t1 = 15 °С, t2 = 25 °С, р = 105 Па.
Найти: N - ?
Решение
NA = 6·1023 моль-1 - число Авогадро;
R = 8,31 Дж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная;
Значение Δm подставляем в уравнение (1):
Выведем размерность искомой физической величины:
Ответ: N = 1·1026 молекул.
III. Домашнее задание
Повторить уравнение состояния идеального газа, основное уравнение МКТ.
Задача. Баллон объемом 100 л содержит гелий под давлением р1 = 5·106 Па при температуре Т1 = 300 К. Вентиль баллона испортился и гелий начал вытекать. Когда отремонтировали вентиль, давление в баллоне оказался равным р2 = 5,1·106 Па, но температура повысилась до Т2 = 340 К. Найти массу гелия, которая вытекла из баллона. Молярная масса гелия М = 4·10-3 кг/моль.