СВОЙСТВА ГАЗОВ, ЖИДКОСТЕЙ, ТВЕРДЫХ ТЕЛ*

Урок № 9

Тема. Решение задач на газовые законы

Цель: способствовать более глубокому пониманию физических величин, характеризующих газовые законы углублять и систематизировать знания по основным положениям МКТ, развивать логическое мышление.

ХОД УРОКА

И. Актуализация опорных знаний

1. Сформулирован закон Бойля-Мариотта, записанный на доске.

2. Какой процесс называется ізобаричним? Какой газовый закон выражает ізобаричний процесс? Записать его на доске.

3. Какую зависимость между термодинамическими параметрами выражает закон Шарля? Записать его на доске.

4. Записать по формуле зависимости давления газа р2, который находится в воде на глубине h:

Г1 - величина атмосферного давления на поверхности воды,

g - плотность воды,

h - глубина погружения в воде,

ρ - плотность воды.

II. Решение задач

Задача 1. Газ изотермически сжали при начальном объеме 0,15 м3 до объема 0,1 м3. Давление при этом повысился на 2·105 Па. Какой начальное давление газа?

Дано: V1 = 0,15 м3, V2 = 0,1 м3, Δ = 2·105 Н/м2, Т = const.

Найти: Р1 - ?

Решение

Так как процесс изотермический, он выражает через закон Бойля-Мариотта.

Ответ: р1 = 4·105 Па.

Задача 2. Стеклянная открытая пробирка объемом 500 см3 содержит воздух нагретый до 227 °С. После того как открытым концом пробирку опустить в воду, то температура воздуха в ней снизится до 27 °С. Определенное количество воды поднялась в пробирку. Найти массу воды, находящейся в пробирке.

Дано: V1 = 500 см3, t1 = 227 °С, t2 = 27 °С, ρ = 1·103 кг/м3, р = const

Найти: m - ?

Решение

Считаем, что давление в пробирке р = const, тогда, исходя из закона Гей-Люссака можно записать:

V2 - это объем воздуха в пробирке, которая опущена открытым концом в воду; по Т2 вследствие снижения температуры при р = const происходит уменьшение объема на ΔV:

По формуле находим:

Выведем размерность физической величины:

Ответ: Δm = 0,2 кг.

Задача 3. В автомобильной шине находится воздух под давлением 6·105 Па при температуре 20 °С. Во время движения автомобиля температура воздуха повысилась до 35 °С. На сколько увеличилось давление воздуха в шине? Объем воздуха V = const.

Дано: р1 = 6·105 Па, t1 = 20 °С, t2 = 35 °С, V = const

Найти: Δ - ?

Решение

Поскольку объем воздуха в автомобильной шине устойчивое, то, согласно закону Шарля:

p2 - давление воздуха в шине автомобиля при температуре Т2. Отсюда

Увеличение давления воздуха в шине автомобиля определим по формуле:

Ответ: Δ = 3·104 Па.

Задача 4. В воде всплывает пузырек воздуха. На глубине 3 м ее объем равен 5 мм3. Какой объем пузырька у поверхности воды? Барометрическое давление 760 мм. рт. ст. Процесс считать изотермическим.

Дано: g = 10 м/c, h = 3 м, V = 5 мм3, р0 = 760 мм рт. ст., Т = const, ρ = 1·103 кг/м3

Найти: V0 - ?

Решение

Процесс изменения состояния газа - изотермический, поэтому на основе закона Бойля-Мариотта можно записать:

где p1 = р0 + pgh (давление которого претерпевает пузырек воздуха на глубине h).

Размерность физической величины:

Ответ: V0 = 6,5 мм3.

III. Домашнее задание

Повторить газовые законы.

Задача. Который атмосферное давление воздуха, если при длине ртутного столба 12,5 см в тонкой трубке длина столбика воздуха в первом положении 7 см, а во втором 5 см?