Министерство общего и профессионального
образования
Педагогический колледж ХГУим. Н.Ф. Катанова
Разработка методического пособия
для самостоятельной работыстудентов
по теме:
“Газовые законы”
Выполнила: студентка 101 гр.
Побеляева С.Н.
Проверил: Заволжский И.А.
Абакан 1998
Введение.
Любаянаука естественного цикла – источник знаний об окружающем мире, явленияхприроды. Особенность же физики состоит в том, что она изучает общиезакономерности природы во всем многообразии окружающего мира. Это наука,которая изучает наиболее простые явления природы, моделируя определенныеситуации, описывая их физическим языком. Хотя в природе нет ничего простого,все взаимосвязано, тем не менее физика помогает найти в этом простоту, усваиватьсуть, понять многоликость явлений, как возможный итог действия сравнительнонебольшого количества простейших процессов и сил, связанных между собой.
Изучениефизики тесно связано с:
1)
2)
3)
4)
Исходя из этого, следуетпреподносить физику не как систему устоявшихся, “застывших” знаний, а какпроцесс исследования, решения конкретных задач, как процесс добывания знаний.
В этом смысле несомненноположительная роль обучения учащихся решению физических задач. Работа с задачейпозволяет понять запомнить основные законы и формулы физики, создаетпредставление об их характерных особенностях и границах применения. Задачаразвивает навыки в использовании физических законов для решения конкретныхвопросов, имеющих практическое и познавательное значение.
В своей работе я раскрываюэтапы решения задач по теме “Газовые законы”. Данная работа как раз служит вопределенной мере решению той задачи, которая стоит при изучении этой темы. Вней сделана попытка систематизации типов и методов решения физических задачраздела “Газовые законы” школьного курса физики.
Эта работа явилась предметоминтереса лишь потому, что с моей точки зрения, задачи, предоставленные здесьявляются достаточно сложными, но в то же время они могут использоваться длясамостоятельного изучения и понятны почти всем учащимся.
Решение задач по теме:
“Газовые законы.”
Классификация:
1. УравнениеМенделеева-Клапейрона.
2. Уравнение Клаперона.
3. Изопроцессы:
· Закон Бойля-Мариотта
· Закон Гей-Люсака
· Закон Шарля.
УравнениеМенделеева-Клапейрона.
Алгоритм:
1. Прочитать условие задачи;
2. Записать все данные задачи иискомые величины;
3. Записать физические законы,нужные для решения задачи;
4. Записать в математическомвиде соотношения, выражающие физический смысл дополнительных условий,конкретизирующих указанные в задаче явления;
5. Решить полученную системууравнений в общем виде относительно искомых величин;
6. Произвести проверкуразмерности;
7. Вычислить значение искомыхвеличин с учетом правки приближенных к вычислению.
Задача 1.
В закрытом теплонепроницаемом сосуде находится озон (q= 34000 кал. Теплоемкость одной грамм-молекулы кислорода при постоянном объеме считать равной
Дано:
= 840 К.
q= 34000 кал.
Решение:
Найти:
1)
2)
3) 8,5 + 1,5 = 10.
Ответ : в 10 раз.
Задача 2.
Открытый сосуд содержит воздух при температуре Т1 = 300 К. какая часть массы воздуха останется в нем при нагревании до температуры Т2 = 723 К? тепловым расширение сосуда пренебречь.
Дано:
Т1 = 300 К.
Т2 = 723 К.
Решение:
Найти: = ?
1) PV= PV=
2)
3)
Ответ: 0, 415
Задача 3.
Найти плотность азота при температуре Т = 300 К и давлении 0,1 МПа. Молярная масса азота М=0,028
Дано:
Т = 300 К.
Р = 0,1 Мпа.
М = 0,028
R= 8,31
Решение:
Найти: r= ?
1)
2)
3)
Ответ: 1,12
Задача 4.
Сосуд объема V= 100 литров разделен на 2-е равные части полупроницаемой перегородкой. В одной части сосуда находится m1= 2 г. водорода, во второй — n2= 1 моль азота. Найти давление, установившееся по обе стороны перегородки, если она может пропускать только водород. Температура в обеих половинах сосуда одна и та же: Т = 400 К. – и постоянна. Молярная масса водорода М1 = 0,002
Дано:
V= 100 л.
m1= 2 гр.
n2= 1 моль.
Т = 400 К.
М1 = 0,002
R= 8,31 .
Решение:
Найти: P
1) P1V=
2)
3)
Ответ: 0,010 Па
Задача 5.
Цилиндр длины L=85 см.разделен на две части подвижным поршнем. Одна часть цилиндра заполненакислородом, а другая – водородом. При каком положении поршня давление в обеихчастях цилиндра будут одинаковы? Температуры и массы газов в обеих частяхцилиндра одинаковы. Молярные массы кислорода и водорода М1= и М2=0,002 .
Решение:
О2 Н2
l L-l
1)
2)
3)
4)
см Дано :
L=85 см.
М1=0,032
М2=0,002
Т1=Т2
m1=m2
Найти : l
Ответ: l= 5 см
Задача6.
Два сосуда, содержащие одини тот же газ, соединены трубкой с краном. Объемы сосудов равны V1и V2, а давления в них P1и P2. Каким будет давление газапосле открытия крана соединительной трубки? (температура газа постоянная)
Решение:
1)
2)
3)
4) Дано:
V1, V2
P1, P2
Найти: Р.
Ответ: Р=
Задача 7.
Ввертикально расположенном цилиндре сечения Sпод поршнем массы mнаходитсявоздух при температуре T1. Когда на поршень положилигруз массы М, расстояние его от дна цилиндра уменьшилось в nраз.Насколько повысилась температура воздуха в цилиндре? Атмосферное давление равноР0.
Решение:
1)
2)Т2-Т1=Т1
Дано:
1)S,m,Т1
2)М, n
Р0-атмосфер дав.
Найти: Т2-Т1
Ответ: Т1
Задача 8.
Цилиндрическийсосуд, расположенный горизонтально, заполнен газом при температуре T= 300К. и давлении Р = 0,1 Мпа и разделен на 2-е равные части подвижнойперегородкой. Каково будет давление Р’, если в одной части газ нагреть дотемпературы T’ = 330 К., а в другой температуру газа оставить безизменения?
Решение:
1)
2)
3)
4) КПа Дано:
Т = 300 К.
Р = 0,1 МПа.
Т’ = 330 К.
Т1 = const.
Найти: Р’.
Ответ: Р’=105 КПа.
Задача 9.
Баллонобъемом V1= 40 л содержит сжатый воздух при давлении P1= 15 МПа. и температуре T1= 300 К. какой объем водыможно вытеснить из цистерны подводной лодки воздухом этого баллона, если лодканаходится на глубине h= 20 м, где температура T2= 280 К.? Плотность воды r= 103 P0= 0,1 МПа.
Решение:
1)Р2=Р0+rgh V2=V+V1
2) или
3)V=
4)V=м3 Дано:
V1= 40 л
Р1 = 15 МПа.
Т1 = 300 К.
h= 20 м
Т2 = 280 К.
r= 103
Р0= 0,1 МПа.
Найти: V.
Ответ: V=28м3
Задача 10.
Всосуде с подвижным поршнем находится газ при давлении Р1=1,01=27 К. Каким станет давлениегаза, если его объем уменьшить вдвое, а температуру повысить до 600 К.?
Решение:
1)
2)
3) Па.
Дано:
Р1 = 1,0*105 Па.
Т1 = 27 К.
Т2 = 600 К.
V2=
Найти: Р2.
Ответ: Р2 = 4,4 * 106 Па.
Задача 11.
Внутризакрытого с обеих сторон цилиндра имеется подвижный поршень. С одной стороныпоршня в цилиндре находится mграммов некоторого газа, сдругой стороны 2mграммов этого же газа. Какую часть объема цилиндрабудет занимать 2mграммов газа при равновесии поршня?
Решение:
1)
2)
Дано:
m 2m
P1, V1, T1 P2, V2, T2
Найти:
Ответ: объема цилиндра.
Задача 12.
Взакрытом цилиндрическом сосуде постоянного сечения находится газ при н.у. сосудразмещен горизонтально и разделен подвижным поршнем в отношении 1 к 2. В какомотношении поршень будет делить объем сосуда, если меньшую его часть нагреть до = 150 К.?
Решение:
1)
2)
3)
Дано:
K.
= 150 K.
н.у.
V1= 2V0
Найти:
Ответ:
Задача 13.
Докакого давления накачан футбольный мяч, объемом V= 3 л за n= 40качаний поршневого насоса? При каждом качании насос захватывает из атмосферыобъем воздуха Vвоз.= 150 см3. Атмосферное давление P0= 0,1 МПа.
Решение:
1)Vвоз.
2)V; P
3)
4) Па = =0,2 МПа.
Дано:
V= 3 л
n= 40
Vвоз.= 150*10-2 м3
Р0= 0,1*106 Па.
Найти: Рn.
Ответ: Pn= 0,2 МПа.
Задача 14.
Какоеколичество кислорода вдыхает при каждом вдохе альпинист, находящийся на высоте,где давление воздуха = 0,505*105 5
Решение:
1)
2)
3)
4) гр
Дано:
m1= 1 гр.
Р2 = 0,505*105
Р1 = 1,01*105
Найти: m2.
Ответ: m2= 0,5 гр.
Задача 15.
Сосудразделен перегородками на три части, объемы которых равны V1, V2, V3и в которых находятся газыпри давлении Р1, Р2, Р3 соответственно.Какое давление установится в сосуде после удаления перегородок, еслитемпература при этом осталась неизменной ?
Решение:
1)
2)
Дано:
V1, V2, V3
Р1, Р2, Р3
Найти: Р
Ответ:
Р =
Задача 16.
Объемпузырька воздуха по мере всплытия его со дна озера на поверхность увеличиваетсяв 3 раза. Какова глубина озера?
Решение:
1)
2)
3)
4)
5) м
Дано:
V2= 3V1
P0= 1,01*105 Па.
r= 1,293 .
Найти: h.
Ответ: h= 15,6 м
Задача 17.
Двабаллона соединены трубкой с краном, в первом находится газ при давлении P= 105Па., во втором при P1= 0,6*105 Па. Емкость первого баллона V1= 1 л, второго V2= 3 л. какое давление установится в баллонах, если открыть кран? Температурапостоянная. Объемом трубки можно пренебречь.
Решение:
1)
2)
3)
4)
5) Па.
Дано:
P= 105 Па.
Р1 = 0,6*105 Па.
V1= 1 л
V2= 3 л
Т= const.
Найти: Р.
Ответ: Р = 0,4*105
Задача 18.
Решение:
1)
2)
3) м3 В камере автомобильного колесавместимостью 0,5 м3 давление воздуха равно 3*105 Па.Определить объем воздуха при нормальном давлении, той же температуре.
Дано:
V1= 0,5 м3
Р1 = 3*105 Па.
Т1= Т2 = const.
P2= 0,1*106 Па.
Найти: V2.
Ответ: V2= 1,5 м3.
Задача 19.
Сколько ртути войдет в стеклянный баллончик объемом 5 см3,нагретый до Т1 =673 К, при его остывании до Т2 =289 К,если плотность ртути при Т =289 К равна r=13,6 ?
Решение:
1)
2)
3)
4)
5)
6)m= гр
Дано:
V1=5 см3
Т1=673 К.
Т2=289 К.
Т =289 К.
Найти: m
Ответ: m= 39 гр.
Задача 20.
Объемнекоторой массы идеального газа при нагревании на 1 К. при постоянном давленииувеличился на своего первоначальногозначения. При какой температуре находился газ в начале?
Решение:
1)
2)
3)
4) К. К.
Дано:
Т1 = 1 К.
b=
Р= const.
Найти: T.
Ответ: Т=335 К.
Задач