Изотоермический процесс

Краткий конспект урока.

С помощь уравнения состояния идеального газа можно исследовать процессы, в которых масса газа и один из параметров - давление, оббьем или температура - остаются неизменными. Количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра называют газовыми законами.

Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами.

В действительности ни один процесс не может протекать при строго фиксированном значении какого-либо параметра. Всегда имеются те или иные воздействия, нарушающие постоянство температуры, давления или объема. Лишь в лабораторных условиях удаётся поддерживать постоянство того или иного параметра с хорошей точностью, но в действующих технических устройствах и в природе это практически неосуществимо.

Изопроцесс - это идеализированная модель идеального процесса, которая только приближенно отражает действительность.

Изотоермический процесс.

Процесс изменения состояния макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим. Для поддержания температуры газа постоянной необходимо, чтобы он мог обмениваться теплотой с большой системой-термостатом. Иначе при сжатии или расширении температура газа будем меняться. Термостатом может служить атмосферный воздух, если температура его заметно не меняется на притяжении всего процесса.

Согласно уравнению состояния идеального газа в любом состоянии с неизменной температурой произведение давления газа на его объём остаётся постоянным:

 

PV=const при T=const.

 

Для газа данной массы произведение давления газа на его объём постоянно, если температура газа не меняется.

Этот закон экспериментально был открыт английским учёным Р. Бойлем в 1662 г. И несколько позже французским учёным Э Мариоттом. Поэтому он носит название закона Бойля-Мариотта.

Этот закон справедлив для любых газов, а также и для их смесей, например для воздуха. Лишь при давлениях, в несколько сотен раз больших атмосферного, отклонение от этого закона становятся существенными.

Зависимость давления газа от объёма при постоянной температуре графически изображается кривой, которая называется изотермой. Изотерма газа изображает обратно-пропорциональную зависимость между давлением и объёмом.

 

 

 

Разным постоянным температурам соответствуют различные изотермы. При повышении температуры давление согласно уравнению состояния увеличивается, если объём постоянен. Поэтому изотерма, соответствующая более высокой температуре , лежит выше изотермы, соответствующей более низкой температуре .

Изотермическим процессом приближенно можно считать процесс сжатия воздуха компрессором или расширение газа под поршнем насоса при откачке его из сосуда. В данном случае изменением температуры можно пренебречь.

Изобарный процесс.

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным.

Согласно уравнению Менделеева - Клапейрона в любом состоянии газа с неизменным давлением отношение объёма газа к его температуре остаётся постоянным:

 

V/T=const при P= const

 

Для данной массы газа отношение объёма к температуре постоянно, если давление газа не меняется.

Этот закон был установлен экспериментально в 1802 г. Французским учёным Ж. Гей-Люссаком и носит название закон Гей-Люссака. Объём газа линейно зависит от температуры при постоянном давлении: V=const*T

Эта зависимость графически изображается прямой, которая называется изобарой.

 

 

 

Различным давления соответствуют разные изобары. С ростом давления объём газа при постоянной температуре согласно закону Бойля-Мариотта уменьшается. Поэтому изобара, соответствующая более высокому давлению , лежит ниже изобара, соответствующей более низкому давлению .

В области низких температур все изобары идеального газа сходятся в точке Т=0. Но это не означает, что объём реального газа действительно обращается в ноль. Все газы при сильном охлаждении превращаются в жидкости, а к жидкостям уравнение состояния не применимо.

Изобарным можно считать расширение газа при нагревании его в цилиндре с подвижным поршнем. Постоянство давления в цилиндре обеспечивается атмосферным давлением на внешнюю поверхность поршня.

Изохорный процесс.

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объёме называют изохорным.

Из уравнения состояния вытекает, что в любом состоянии газа с неизменным объёмом отношение давления газа к его температуре постоянно:

 

P/T=const при V=const

 

Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объём не меняется.

Этот газовый закон был установлен в 1787 г. Французским физиком Ж. Шарлем и носит название закон Шарля. Давление газа линейно зависит от температуры при постоянном объёме :

P=const*T

Эта зависимость изображается прямой, называемой изохорой.

 

 

 

Разным объёмам соответствуют разные изохоры. С ростом объёма газа при постоянной температуре давление его согласно закону Бойля-Мариотта падает. Поэтому изохора, соответствующая большему объёму , лежит ниже изохоры, соответствующей объёму .

В соответствии с уравнением P=const*T, все изохоры начинаются в точке T=0. Значит давление идеального газа при абсолютном нуле равно нулю.

Увеличение давления газа ёмкости или в электрической лампочке при нагревании является изохорным процессом.

Любой газовый закон можно получить из уравнения состояния идеального газа.

Закон Дальтона.

Реальные газы, как правило, являются смесью чистых газов. Давление, которое в смеси газов создаёт каждый из газ в отдельности, как будто он один занимает весь объём, называется парциальным.

Дж. Дальтон(1766-1844) установил, что при постоянной температуре давление смеси не реагирующих газов p равняется сумме парциальных давлений всех газов , из которых она состоит: . Этот закон назван законам Дальтона.

 

Домашнее задание: Выучить законы, изученные на уроке. 1 задача.

 

 

Анализ урока

Урок проведён Преображенской И. М и Садиковым М. С. 7.02.2012 в 11-А классе

Тип урока: Урок изучения и первичного закрепления новых знаний

Тема : Природа света. Явления интерференции и дифракции.

Практические цели: изучение и первичное осознание нового учебного материала, осмысление связей и отношений в объектах изучения.

Общеобразовательные цели: обобщить, расширить знания учащихся о световых явлениях. Углубить знания о новых свойствах света. Дать представление о природе света.

Воспитательные цели: развивать стремление к познанию. Воспитать умение выслушивать товарища, уважать мнение оппонента.

Развивающие: формировать умения наблюдать, сопоставлять и делать выводы. Развивать логическое мышление, воображение. Формировать представление о единстве понятий окружающего мира.

Методическая литература: учебник по физике 11 класс Г.Я. Мякишев , Б.Б.

Буховцев.

Организация урока:

Дополнительный материл в виде учебников, был приготовлен перед уроком и выдан на каждую парту.

· Информация о домашнем задании

Домашние задание было написано на доске, было обращено внимание на то, что будет требоваться от учащихся при проверке домашнего задания на следующем уроке (2-3 мин)

· Подготовка учащихся к усвоению

Ученики были кратко ознакомлены с характеристикой данной темы в целом и с понятиями, которые им предстояло узнать на данном уроке.

· Изучение нового материала

Краткий конспект:

Развитие представлений о природе света.

1687 г. Голландский астроном и физик Х. Гюйгенс предложил волновую теорию света.

В 1074 г. И. Ньютон выдвинул корпускулярную теорию, согласно которой, свет-это поток частиц.

В 1865 г. Английский физик ДЖ. Максвелл высказал предположение об электромагнитной природе света. Свет является частным случаем электромагнитных волн.

В 1905 г. А. Эйнштейн, объясняя явление фотоэффекта, доказал, что во время излучения и поглощения свет ведёт себя подобно потоку частиц (квантов энергии), которые получили название фотонов.

Проявление в поведении одного и того же объекта в зависимости от условий эксперимента как корпускулярных, так и волновых свойств, было названо корпускулярно-волновым дуализмом.

Источники и приёмники света: тепловые и люминесцентные источники света.

Приёмником света называют устройства, предназначенные для выявления или же измерения светового излучения.

Поглощение и отражение света.

Абсолютный показатель преломления среды n- это физическая величина, которая показывает, во сколько раз скорость распространения света в вакууме c больше, чем в среде v, n=c/v.

Для любой среды n>1.

 

 

 

Закон преломления света:

· Первичная проверка усвоения знаний (через 20 мин от начала урока)

Небольшой опрос учеников по новому материалу. Учащиеся отвечают на вопросы.

Явление интерференции.

Сложение в пространстве двух и более волн, при котором происходит постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний, называется интерференцией.

Интерференционная картина - чередование светлых и тёмных участков при наложении волн. Для её устойчивости необходимы согласованные волны - когерентные, которые имеют одинаковые длины и постоянную разность фаз в любой точке пространства.

Опыт Френеля.

Получение когерентных источников света, с помощью бипризмы Френеля.

 

 

Впервые явление интерференции исследовал Томас Юнг.

Опыт Юнга. Цель опыта: проверка предположения о корпускулярной природе света.

 

 

Различают геометрическую длину пройденного пути волной l и оптическую d.

Оптическая разность хода ∆d= , от неё зависим амплитуда результирующих колебаний.

Максимум интерференционной картины: ∆d= , где k=0, 1, 2, …

Минимум интерференционной картины: ∆d= , где k=0, 1, 2., …

Практическое применение интерференции.

Просветление оптики.

Контроль качества поверхности.

Интерферометры.

· Первичное закрепление знаний

Ирина Михайловна повторила основные положения нового материала вместе с учащимися.

· Контроль и самопроверка знаний

Практическая работа на закрепление материала.

Учитель - Ирина Михайловна, задала учащимся вопросы, на которые они с помощью дополнительной литературы должны были кратко дать ответы.

· Подведение итогов урока. Анализ проделанной работы на уроке.

Практикант, Михаил Сергеевич, хорошо справился с поставленными целями и задачами.

Всё необходимое ученикам для записи было проговорено и зафиксировано на доске. Учащиеся с интересом слушали новый материал, активно отвечали на задаваемые вопросы. Ирина Михайловна ясно и чётко объяснила классу, каким способом ответить на вопросы практической работы при затрате минимума времени. Урок был хорошо организован.