Меню

Давление газа обусловлено столкновением молекул со стенками сосуда

Тема урока: «Давление газа». 7-й класс

Класс: 7

Презентация к уроку

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Учебник «Физика. 7 кл.» А.В. Перышкин – М. : Дрофа, 2011 г.

Тип урока: комбинированный на основе исследовательской деятельности.

Цели:

  • установить причину существования давления в газах с точки зрения молекулярного строения вещества;
  • выяснить:
  • от чего зависит давление газа
  • как можно его изменить.

Задачи:

  • сформировать знания о давлении газа и природе возникновения давления на стенки сосуда, в котором находится газ;
  • сформировать умение объяснять давление газа на основе учения о движении молекул, зависимости давления от объема при постоянной массе и температуре, а также и при изменении температуры;
  • развить общеучебные знания и умения: наблюдать, делать выводы;
  • способствовать привитию интереса к предмету, развития внимания, научного и логического мышления учащихся.

Оборудование и материалы к уроку: компьютер, экран, мультимедиапроектор, презентация к уроку, колба с пробкой, штатив, спиртовка, шприц, воздушный шар, пластиковая бутылка с пробкой.

План урока:

  1. Проверка домашнего задания.
  2. Актуализация знаний.
  3. Объяснение нового материала.
  4. Закрепление пройденного материала на уроке.
  5. Итог урока. Домашнее задание.

Я предпочитаю то, что можно увидеть, услышать и изучить. (Гераклит) (Слайд 2)

– Это девиз нашего урока

– На прошлых уроках мы с вами узнали о давлении твердых тел, от каких физических величин зависит давление.

1. Повторение пройденного материала

1. Что такое давление?
2. От чего зависит давление твердого тела?
3. Как давление зависит от силы, приложенной перпендикулярно опоре? Каков характер этой зависимости?
4. Как давление зависит от площади опоры? Каков характер этой зависимости?
5. В чем причина давления твердого тела на опору?

Качественная задача.

Одинаковы ли силы, действующие на опору, и давление в обоих случаях? Почему?

Проверка знаний. Тестирование (проверка и взаимопроверка)

Тест

1. Физическая величина, имеющая размерность паскаль (Па), называется:

а) сила; б) масса; в) давление; г) плотность.

2. Силу давления увеличили в 2 раза. Как изменится давление?

а) уменьшится в 2 раза; б) останется прежним; в) увеличится в 4 раза; г) увеличится в 2 раза.

3. Давление можно рассчитать по формуле:

4. Какое давление на пол оказывает ковёр весом 200 Н, площадью 4 м 2 ?

а) 50 Па; б) 5 Па; в) 800Па; г) 80 Па.

5. Два тела равного веса поставлены на стол. Одинаковое ли давление они производят на стол?

2. Актуализация знаний (в форме беседы)

– Почему воздушные шары и мыльные пузыри круглые?
Учащиеся надувают воздушные шары.
– Чем мы заполнили шары? (Воздухом) Чем еще можно заполнить шары? (Газами)
– Предлагаю сжать шары. Что вам мешает сжать шары? Что действует на оболочку шара?
– Возьмите пластиковые бутылки, закройте пробкой и попробуйте сжать.
– О чем пойдет речь на уроке?

Читайте также:  Препараты расширяющие сосуды для понижения давления

– Тема урока: Давление газа

3. Объяснение нового материала

Газы, в отличии от твёрдых тел и жидкостей, заполняют весь сосуд, в котором находятся.
Стремясь расшириться, газ оказывает давление на стенки, дно и крышку любого тела, с которым он соприкасается.
(Слайд 9) Картинки стальных баллонов, в которых находится газ; камеры автомобильной шины; мяча
Давление газа обусловлено иными причинами, чем давление твердого тела на опору.

Вывод: давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.
Например, число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, о поверхность площадью 1 см 2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул на стенки сосуда значительно, оно и создает давление газа.
Учащиеся самостоятельно работают с учебником. Читают опыт с резиновым шаром под колоколом. Как объяснить этот опыт? (стр.83 рис. 91)

Учащиеся объясняют опыт.

(Слайд 11) Просмотр видеофрагмента с объяснением опыта для закрепления материала.

(Слайд 12) Минутка отдыха. Зарядка для глаз.

«Ощущение тайны – наиболее прекрасное из доступных нам переживаний. Именно это чувство стоит у колыбели настоящей науки».

(Слайд 14) ИМЕЮТ ЛИ ГАЗЫ ОБЪЁМ? ЛЕГКО ЛИ ИЗМЕНИТЬ ОБЪЁМ ГАЗОВ? ЗАНИМАЮТ ЛИ ГАЗЫ ВЕСЬ ПРЕДОСТАВЛЯЕМЫЙ ИМ ОБЪЁМ? ПОЧЕМУ?ПОЧЕМУ? ИМЕЮТ ЛИ ГАЗЫ ПОСТОЯННЫЙ ОБЪЁМ И СОБСТВЕННУЮ ФОРМУ? ПОЧЕМУ?

(Слайд 15) У учащихся сделаны модели из шприцов. Выполнение опыта.
Учащиеся делают вывод: при уменьшении объёма газа его давление увеличивается, а при увеличении объёма давление уменьшается при условии, что масса и температура газа остаются неизменными.

(Слайд 16) Опыт с колбой

– Как изменится давление газа, если нагреть его при постоянном объеме?
При нагревании давление газа в колбе будет постепенно возрастать до тех пор, пока пробка не вылетит из склянки.
Учащиеся делают вывод: давление газа в закрытом сосуде тем больше, чем выше температура газа,при условии, что масса газа и объём не изменяются. (Слайд 17)

Газы, заключенные в сосуде, можно сжимать или сдавливать, уменьшая при этом их объем. Сжатый газ равномерно распределяется во всех направлениях. Чем сильнее вы сжимаете газ, тем выше будет его давление.
Учащиеся делают вывод: давление газа тем больше, чем чаще и сильнее молекулы ударяют о стенки сосуда

4. Закрепление пройденного материала на уроке.

(Слайд 18) Подумай-ка

– Что происходит с молекулами газа при уменьшении объёма сосуда, в котором находится газ?

  • молекулы начинают быстрее двигаться,
  • молекулы начинают медленнее двигаться,
  • среднее расстояние между молекулами газа уменьшается,
  • среднее расстояние между молекулами газа увеличивается.

(Слайд 19) Сравни-ка свои ответы

  1. Чем вызвано давление газа?
  2. Почему давление газа увеличивается при его сжатии и уменьшается при расширении?
  3. Когда давление газа больше: в холодном или горячем состоянии? Почему?
Читайте также:  Как определить внутричерепное давление дома

Ответ 1. Давление газа вызвано ударами молекул газа о стенки сосуда или о помещенное в газ тело
Ответ 2. При сжатии плотность газа увеличивается, из-за чего возрастает число ударов молекул о стенки сосуда. Следовательно, увеличивается и давление. При расширении плотность газа уменьшается, что влечет за собой уменьшение числа ударов молекул о стенки сосуда. Поэтому давление газа уменьшается
Ответ 3. Давление газа больше в горячем состоянии. Это связано с тем, что молекулы газа при повышении температуры начинают двигаться быстрее, из-за чего удары их становятся чаще и сильнее.

(Слайд 20) Качественные задачи. (Сборник задач по физике В.И. Лукашик, Е.В.Иванова, Москва «Просвещение» 2007 г. стр. 64)

1. Почему при накачивании воздуха в шину автомобиля с каждым разом становится все труднее двигать ручку насоса?

2. Массы одного и того же газа, находящегося в разных закрытых сосудах при одинаковой температуре, одинаковы. В каком из сосудов давление газа наибольшее? Наименьшее? Ответ объясните

3. Объясните появление вмятины на мяче

Мяч при комнатной температуре

Мяч на снегу в морозный день

Решать загадки можно вечно.
Вселенная ведь бесконечна.
Спасибо всем нам за урок,
А главное, чтоб был он впрок!

Источник

Столкновения молекул и давление газа

В газе молекулы свободно движутся. Сталкиваются периодически между собой. Между двумя последовательными соударениями молекула движется равномерно и прямолинейно. Определим среднее количество столкновений молекулы газа с другими молекулами на время t=1с. Обозначим через $\left\langle dS\right\rangle $ элементарный средний путь, пройденный молекулой, считаем, что молекула двигалась прямолинейно со средней скоростью $\left\langle \overrightarrow\right\rangle $. Будем считать, что газ идеальный, то есть его молекулы представляют собой твердые сферы диаметром d (это так называемый эффективный диаметр молекулы). Тогда число столкновений (z) молекулы с другими за t=1с будет равно количеству молекул, центры которых находятся в цилиндре (рис. 1), высота цилиндра $\left\langle \overrightarrow\right\rangle t$, и диаметром d:

Скорость — вектор, используем относительную среднюю скорость, зная, что

подставим в (1) вместо $\left\langle v\right\rangle :$

Расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными столкновениями, называется длинной свободного пробега ($\lambda $):

Готовые работы на аналогичную тему

где $\sigma$- эффективное поперечное сечение соударения. Из выражения (4) видно, что средняя длина свободного пробега молекулы не зависит о температуры. Длина свободного пробега молекулы весьма важная физическая величина в МКТ. Используя ее, рассчитываются коэффициенты переноса.

Давление газа на стенки сосуда

Молекулы газа сталкиваются не только друг с другом, но и со стенками сосуда, в котором находится газ. Движущиеся молекулы газа обладают импульсом, сталкиваясь со стенками сосуда, молекулы передают свой импульс препятствию. Этим и обусловлено давление газа на стенки сосуда. Если мы рассматриваем идеальный газ, то считаем соударения молекул абсолютно упругими. Пусть газ находится в состоянии равновесия. Определим связь между давлением газа и скоростью отдельных его молекул. Известно, что $p=<\frac<\triangle F_n> <\triangle S>,\ \ >$ давление газа есть сила, действующая на единичную площадку поверхности сосуда. Сила, есть импульс, которые передают молекулы в единицу времени стенке сосуда ($\triangle \overrightarrow=\frac<\triangle \overrightarrow

Читайте также:  Что показывает диастолическое давление человека

><\triangle t>$). Найдем импульс. Молекула, ударяясь о стеку сосуда, отскакивает от нее, причем угол падения равен углу отражения (рис.2). Тогда стенке передается только $p_x,$ и $\triangle p_x=mv_x-(-mv_x)$=2$\ mv_x$

Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!

Количество молекул, которые ударяются о единичную площадку стенки сосуда с газом, определяется по формуле:

Импульс, который получает стенка в этом случае, равен:

\[\triangle p_x=z\cdot 2\ mv_x=2\ m^2\cdot n_0\cdot t\left(6\right),\]

$n_0$ — количество молекул, которые обладают скоростью $v_x$ и находятся в единице объема газа.

Полный импульс

При этом полный импульс, который получает стенка, равен сумме:

\[\triangle p=\sum\limits_0><2\ m^2\cdot n_0\cdot \triangle t>\ \left(7\right).\]

Умножим и разделим (7) на $\frac<2>$, здесь n — концентрация молекул в газе:

Напомню, что мы рассматривали единичную площадку.

Считая, что газ изотропен, имеем:

\[\left\langle v^2\right\rangle =\left\langle ^2\right\rangle +\left\langle ^2\right\rangle +\left\langle ^2\right\rangle =3\left\langle ^2\right\rangle \left(10\right)\]

Следовательно, связь между давлением, скоростью отдельной молекулы и ее массы имеет вид:

Уравнение (11) доказывает, что давление газа — следствие действия отдельных молекул, и оно пропорционально средней кинетической энергии поступательного движения молекул.

Задание: При атмосферном давлении и температуре $t=0^oС$ длина свободного пробега молекулы водорода равна 0,1 мк.м. Оцените диаметр этой молекулы.

Диаметр молекулы можно оценить, зная длину свободного пробега молекулы, так как:

\[\lambda =\frac<1><\sqrt<2>\pi d^2\cdot n>\ \left(1.1\right)\]

Концентрацию молекул водорода можно найти из условий задачи, используя уравнение состояния идеального газа (водород при атмосферном давлении и заданной температуре можно считать идеальным газам):

Подставим (1.2) в (1.1), получим:

Проведем расчёты, зная, что атмосферное давление это $p\approx 10^5Па,\ \lambda =0,1\ мк.м=10^<-7>м,\ t=0^0С\to T=273K\ \ $:

Ответ: Диаметр молекулы водорода порядка $2,3\cdot 10^<-10>м.$

Задание: Можно ли вычислить среднюю квадратичную скорость молекулы по заданным: средней энергии поступательного движения молекул$-\ \left\langle E_k\right\rangle \ $и молярной массе газа $\mu \sigma$

В качестве основы для решения используем уравнение:

здесь $m$- масса одной молекулы, а мы знаем, что:

$N_A$- число Авогадро, величина известная.

Ответ: По заданным параметрам среднеквадратичную скорость вычислить можно, используя формулу: $\left\langle v_\right\rangle =\sqrt<\frac<2\left\langle E_k\right\rangle N_A><\mu >>$.

Так и не нашли ответ
на свой вопрос?

Просто напиши с чем тебе
нужна помощь

Источник

Adblock
detector