Разработка методического пособия для самостоятельной работы студентов по теме: Газовые законы (MS Word'97)

Министерство общего и профессионального

образования

Педагогический колледж ХГУ им. Н.Ф. Катанова

Разработка методического пособия

для самостоятельной работы студентов

по теме:

“Газовые законы”

Выполнила: студентка 101 гр.

Побеляева С.Н.

Проверил: Заволжский И.А.

Абакан 1998

Введение.

Любая наука естественного цикла – источник знаний об окружающем мире, явлениях природы. Особенность же физики состоит в том, что она изучает общие закономерности природы во всем многообразии окружающего мира. Это наука, которая изучает наиболее простые явления природы, моделируя определенные ситуации, описывая их физическим языком. Хотя в природе нет ничего простого, все взаимосвязано, тем не менее физика помогает найти в этом простоту, усваивать суть, понять многоликость явлений, как возможный итог действия сравнительно небольшого количества простейших процессов и сил, связанных между собой.

Изучение физики тесно связано с:

1. знакомство учащихся с основами современных физических теорий, составляющих ядро физического образования;

2. развитие у них интереса к окружающему миру;

3. развитие практических умений и навыков;

4. развитие умения наблюдать и систематизировать.

Исходя из этого, следует преподносить физику не как систему устоявшихся, “застывших” знаний, а как процесс исследования, решения конкретных задач, как процесс добывания знаний.

В этом смысле несомненно положительная роль обучения учащихся решению физических задач. Работа с задачей позволяет понять запомнить основные законы и формулы физики, создает представление об их характерных особенностях и границах применения. Задача развивает навыки в использовании физических законов для решения конкретных вопросов, имеющих практическое и познавательное значение.

В своей работе я раскрываю этапы решения задач по теме “Газовые законы”. Данная работа как раз служит в определенной мере решению той задачи, которая стоит при изучении этой темы. В ней сделана попытка систематизации типов и методов решения физических задач раздела “Газовые законы” школьного курса физики.

Эта работа явилась предметом интереса лишь потому, что с моей точки зрения, задачи, предоставленные здесь являются достаточно сложными, но в то же время они могут использоваться для самостоятельного изучения и понятны почти всем учащимся.

Решение задач по теме:

“Газовые законы.”

Классификация:

1. Уравнение Менделеева-Клапейрона.

2. Уравнение Клаперона.

3. Изопроцессы:

• Закон Бойля-Мариотта

• Закон Гей-Люсака

• Закон Шарля.

Уравнение Менделеева-Клапейрона.

Алгоритм:

1. Прочитать условие задачи;

2. Записать все данные задачи и искомые величины;

3. Записать физические законы, нужные для решения задачи;

4. Записать в математическом виде соотношения, выражающие физический смысл дополнительных условий, конкретизирующих указанные в задаче явления;

5. Решить полученную систему уравнений в общем виде относительно искомых величин;

6. Произвести проверку размерности;

7. Вычислить значение искомых величин с учетом правки приближенных к вычислению.

Задача 1.

Задача 5.

Цилиндр длины L=85 см. разделен на две части подвижным поршнем. Одна часть цилиндра заполнена кислородом , а другая – водородом. При каком положении поршня давление в обеих частях цилиндра будут одинаковы? Температуры и массы газов в обеих частях цилиндра одинаковы. Молярные массы кислорода и водорода М₁= и М₂=0,002 .

Дано :

L=85 см.

М₁=0,032

М₂=0,002

Т₁=Т₂

m₁=m₂

Найти : l

Ответ: l = 5 см

Задача 6.

Два сосуда, содержащие один и тот же газ, соединены трубкой с краном. Объемы сосудов равны V₁ и V₂, а давления в них P₁ и P₂. Каким будет давление газа после открытия крана соединительной трубки? (температура газа постоянная)

Дано:

V₁, V₂

P₁, P₂

Найти: Р.

Ответ: Р=

Задача 7.

В вертикально расположенном цилиндре сечения S под поршнем массы m находится воздух при температуре T₁. Когда на поршень положили груз массы М ,расстояние его от дна цилиндра уменьшилось в n раз. Насколько повысилась температура воздуха в цилиндре? Атмосферное давление равно Р₀.

Дано :

1)S, m,Т₁

2)М, n

Р₀-атмосфер дав.

Найти:Т₂-Т₁

Ответ: Т₁

Задача 8.

Цилиндрический сосуд, расположенный горизонтально, заполнен газом при температуре T = 300 К. и давлении Р = 0,1 Мпа и разделен на 2-е равные части подвижной перегородкой. Каково будет давление Р’, если в одной части газ нагреть до температуры T’ = 330 К., а в другой температуру газа оставить без изменения?

Дано:

Т = 300 К.

Р = 0,1 МПа.

Т’ = 330 К.

Т₁ = const.

Найти: Р’.

Ответ: Р’=105 КПа.

Задача 9.

Баллон объемом V₁ = 40 л содержит сжатый воздух при давлении P₁ = 15 МПа. и температуре T₁ = 300 К. какой объем воды можно вытеснить из цистерны подводной лодки воздухом этого баллона, если лодка находится на глубине h = 20 м, где температура T₂ = 280 К.? Плотность воды r = 10³ . Атмосферное давление P₀ = 0,1 МПа.

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.

В сосуде с подвижным поршнем находится газ при давлении Р₁=1,0Па и температуре Т₁=27 К. Каким станет давление газа , если его объем уменьшить вдвое, а температуру повысить до 600 К.?

Дано:

Р₁ = 1,0*10⁵ Па.

Т₁ = 27 К.

Т₂ = 600 К.

V₂ =

Найти: Р₂.

Ответ: Р₂ = 4,4 * 10⁶ Па.

Задача 11.

Внутри закрытого с обеих сторон цилиндра имеется подвижный поршень. С одной стороны поршня в цилиндре находится m граммов некоторого газа, с другой стороны 2m граммов этого же газа. Какую часть объема цилиндра будет занимать 2m граммов газа при равновесии поршня?

Дано:

m 2m

P₁, V₁, T₁ P₂, V₂, T₂

Найти:

Ответ: = объема цилиндра.

Задача 12.

В закрытом цилиндрическом сосуде постоянного сечения находится газ при н.у. сосуд размещен горизонтально и разделен подвижным поршнем в отношении 1 к 2. В каком отношении поршень будет делить объем сосуда, если меньшую его часть нагреть до = 300 К., а большую охладить до = 150 К.?

Дано:

= 300 K.

= 150 K.

н.у.

V₁ = 2V₀

Найти: .

Ответ: .

Задача 13.

До какого давления накачан футбольный мяч, объемом V = 3 л за n = 40 качаний поршневого насоса? При каждом качании насос захватывает из атмосферы объем воздуха V_воз. = 150 см³. Атмосферное давление P₀ = 0,1 МПа.

Дано:

V = 3 л

n = 40

V_воз. = 150*10^-2 м³

Р₀ = 0,1*10⁶ Па.

Найти: Р_n.

Ответ: P_n = 0,2 МПа.

Задача 14.

Какое количество кислорода вдыхает при каждом вдохе альпинист, находящийся на высоте, где давление воздуха = 0,505*10⁵ ? Известно, что человек на поверхности земли, где давление 1,01*10⁵ , вдыхает за 1 раз 1 гр. кислорода. Изменение температуры воздуха с увеличением высоты пренебречь.

Дано:

m₁ = 1 гр.

Р₂ = 0,505*10⁵.

Р₁ = 1,01*10⁵.

Найти: m₂.

Ответ: m₂ = 0,5 гр.

Задача 15.

Сосуд разделен перегородками на три части , объемы которых равны V₁, V₂, V₃ и в которых находятся газы при давлении Р₁ , Р₂ , Р₃ соответственно. Какое давление установится в сосуде после удаления перегородок, если температура при этом осталась неизменной ?

Дано:

V₁, V₂, V₃

Р_1, Р₂, Р₃

Найти : Р

Ответ:

Р =

Задача 16.

Объем пузырька воздуха по мере всплытия его со дна озера на поверхность увеличивается в 3 раза. Какова глубина озера?

Дано:

V₂ = 3V₁

P₀ = 1,01*10⁵ Па.

r = 1,293 .

Найти: h.

Ответ: h = 15,6 м

Задача 17.

Два баллона соединены трубкой с краном, в первом находится газ при давлении P = 10⁵ Па., 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? Температура постоянная. Объемом трубки можно пренебречь.

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.

В камере автомобильного колеса вместимостью 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 ?

Дано:

V₁=5 см³

Т₁=673 К.

Т₂=289 К.

Т =289 К.

Найти : m

Ответ: m = 39 гр.

Задача 20.

Объем некоторой массы идеального газа при нагревании на 1 К. при постоянном давлении увеличился на своего первоначального значения. При какой температуре находился газ в начале?

Дано:

Т₁ = 1 К.

b =

Р = const.

Найти: T.

Ответ: Т=335 К.

Задача 21.

В запаянной цилиндрической трубке, расположенной горизонтально, находится воздух при н.у. Трубка разделена подвижным поршнем на 2 части, отношение объемом которых