УРОКИ ФІЗИКИ У 10 КЛАСІ.
МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА
ВЛАСТИВОСТІ ГАЗІВ, РІДИН, ТВЕРДИХ ТІЛ*
Урок № 9
Тема. Розв'язування задач на газові закони
Мета: сприяти глибшому розумінню фізичних величин, що характеризують газові закони поглиблювати і систематизувати знання з основних положень МКТ, розвивати логічне мислення.
ХІД УРОКУ
І. Актуалізація опорних знань
1. Сформульований закон Бойля-Маріотта, записаний на дошці.
2. Який процес називається ізобаричним? Який газовий закон виражає ізобаричний процес? Записати його на дошці.
3. Яку залежність між термодинамічними параметрами виражає закон Шарля? Записати його на дошці.
4. Записати за формулою залежності тиску газу р2, який перебуває у воді на глибині h:
Р1 — величина атмосферного тиску на поверхні води,
g — густина води,
h — глибина занурення у воді,
ρ — густина води.
II. Розв'язування задач
Задача 1. Газ ізотермічно стиснули при початковому об’ємі 0,15 м3 до об’єму 0,1 м3. Тиск при цьому підвищився на 2·105 Па. Який початковий тиск газу?
Дано: V1 = 0,15 м3, V2 = 0,1 м3, Δр = 2·105 Н/м2, Т = const.
Знайти: Р1 - ?
Розв’язання
Оскільки процес ізотермічний, він виражає через закон Бойля-Маріотта.
Відповідь: р1 = 4·105 Па.
Задача 2. Скляна відкрита пробірка об’ємом 500 см3 містить повітря нагріте до 227 °С. Після того як відкритим кінцем пробірку опустити у воду, то температура повітря в ній знизиться до 27 °С. Певна кількість води піднялась в пробірку. Знайти масу води, що знаходилась у пробірці.
Дано: V1 = 500 см3, t1 = 227 °С, t2 = 27 °С, ρ = 1·103 кг/м3, р = const
Знайти: m - ?
Розв’язання
Вважаємо, що тиск у пробірці р = const, тоді, виходячи із закону Гей-Люссака, можна записати:
V2 — це об’єм повітря в пробірці, яка опущена відкритим кінцем у воду; за Т2 унаслідок зниження температури при р = const відбувається зменшення об’єму на ΔV:
За формулою 
знаходимо:
Виведемо розмірність фізичної величини:
Відповідь: Δm = 0,2 кг.
Задача 3. В автомобільній шині знаходиться повітря під тиском 6·105 Па за температури 20 °С. Під час руху автомобіля температура повітря підвищилась до 35 °С. На скільки збільшився тиск повітря в шині? Об’єм повітря V = const.
Дано: р1 = 6·105 Па, t1 = 20 °С, t2 = 35 °С, V = const
Знайти: ΔР - ?
Розв’язання
Оскільки об’єм повітря в автомобільній шині сталий, то, згідно із законом Шарля:
p2 - тиск повітря в шині автомобіля за температури Т2. Звідси
Збільшення тиску повітря в шині автомобіля визначимо за формулою:
Відповідь: Δр = 3·104 Па.
Задача 4. У воді спливає бульбашка повітря. На глибині 3 м її об’єм дорівнює 5 мм3. Який об’єм бульбашки біля поверхні води? Барометричний тиск 760 мм. рт. ст. Процес вважати ізотермічним.
Дано: g = 10 м/c, h = 3 м, V = 5 мм3, р0 = 760 мм рт. ст., Т = const, ρ = 1·103 кг/м3
Знайти: V0 - ?
Розв’язання
Процес зміни стану газу — ізотермічний, тож на основі закону Бойля-Маріотта можна записати:
де p1 = р0 + pgh (тиск якого зазнає бульбашка повітря на глибині h).
Розмірність фізичної величини:
Відповідь: V0 = 6,5 мм3.
III. Домашнє завдання
Повторити газові закони.
Задача. Який атмосферний тиск повітря, якщо при довжині ртутного стовпчика 12,5 см у тонкій трубці довжина стовпчика повітря в першому положенні 7 см, а в другому 5 см?
