Студопедия — Идеал газ” ұғымын қалыптастыруға арналған жалпы жоспар
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Идеал газ” ұғымын қалыптастыруға арналған жалпы жоспар






1. Нысанның жалпы сипаттамасы. Молекулалар арасында әсер өлшеусіз өте аз және молекулалардың кинетикалық энергиясы өзара әсерлесудің потенциалдық энергиясынаң әлдеқайда көп болатын газ.
2. Қандай басқа нысандарға кіреді Ауасы сиретілген барлық физикалық құрылғыларға кіреді.
3. Қандай нысаналардан тұрады Бір-бірінен алшақ орналасқан молекулалардаң немесе атомдардаң тұрады.
4. Пайда болу шарттары Нақты газды сирету арқылы аламыз.
5. Нысанның физикалық қасиеттері 1. Сиретілген газды идеал газ ретінде тек жылулыұ тепе-теңдік болғанда ғана қарастыруға болады. 2. Идеал газ ретінде аз қысымдағы, қалыпты температурадағы газды алуға болады.
6. Саппалық сипаттамалары 1. Идеал газ молекулалары немесе атомдары бір-бірінең алшақ орналасқан. 2. Идеал газ молекулалары немесе атомдары өзара әсерлеспейді. 3. Олар соқтығысқан кезде деформацияланбайды.
7. Үлгі Газ бей-берекет қозғалыста болатын материялық нүктелерден тұрады, соқтығысқан кезде серпімді шарлар секілді әсерлеседі.
8. Нысананы сипаттайтың негізгі теңдеулер
9. Оның мүмкін күйлері болғанда болғанда болғанда
10. Онымен өтетің құбылыстар Изопроцестер: изотерімдік, изобаралық, изохоралық.
11. Практикада қолданылуы 1. Реал газдардағы өтетін әр түрлі процестерді және оның макро- микро параметрлерін өзара байланыстыру үшін идеал газ қолданылады. 2. Ішінең ауасы сорылған физикалық құралдарда пайдаланылады.

 

Газ заңдарының оқыту әдістерінің ерекшеліктері.

Газ заңдарын оқытуда индувтик және дедуктивтік әдістерді қолдануға болады.

Индуктивтік әдісте бірінші газ заңдары оқытылып, идеал газ күйінің теңдеуі газ заңдарының негізінде қорытылып шығарылады. Мұнда газ заңдарын оқытуды олардың ашылуына байланысты бірінші Бойль-Мариот заіынан бастайды.

Газ заңдарын оқытуда мынандай жоспарды ұсынуға болады: 1) процестің анықтамасы; 2) процестің орындалу шарты; 3) формуласы және оның тұжырымдамасы; 4) процестің графиктік бейнелеуі; 5) заңның тәжірибе жүзінде тексерілуі; 6) заңдылықты МКТ тұрғысынан түсіндіру; 7) заңның қолданылу шегі.

Мысалға изометрлік процесті қарастырайық. (Термос жылу деген грек сөзі).

1) Температура тұрақты болғанда термодинамикалық жүйе күйінің өзгеру процесін изотермиялық деп атайды.

2) Бұл заңды ағылшын ғалымы Бойль және франсуз ғалымы Мриот ашқан (1662ж). Бойль-Мариотт заңы кез келген газдар үшін, сондай-ақ газдар қоспасы үшін де (мысалы, ауа үшін де) дұрыс. Тек атмосфералық қысымнан бірнеше мың есе жоғары қысымдарда ғана бұл заңнаң ауытқу елеулі түрде байқалады.

3) Егер газдың температурасы өзгермесе, онда оның берілген массасы үшін газ қысымының оның көлеміне көбейтіндісіне тұрақты болады.

4) Тұрақты температурада газ қысымының көлемге тәуелділігі график түрінде изотерм деп аталатын қисық сызық арқылы кескінделеді. Газдың изотермі қысым мен көлемнің арасындағы кері пропорционал арасындағы тәуелділікті өрнектейді. Қисық сызықтың мұндай түрі гипербола деп атайды (21-сурет).

5) Монометрмен қосылған гиметикалық кеңірдекті приборды пайдаланып Бойль-Мариотт заңын тәжірибе жүзінде тексеруге болады.

6) Бойль-Мариотт заңың МКТ тұрғысынан түсіндіру: газдың қысымы ыдыс қабырғаларына соғылатын молекулалар санына байланысты, ал соқтығысу саны газ концентрациясына тәуелді . Ыдыстағы газдың көлемі үлкен болғанда концентрациясы аз болады, көлемі азайған сайын, ыдыстағы молекулалардың концентрациясы көбейеді, олай болса қысым артады.

7) Бойль-Мариотт заңы көлем мен қысымды баяу өзгерткенде ғана дұрыс, әрі газдың массасы тұрақты және химиялық құрамы өзгермеген жағдайда орындалады.

Ал дедуктивтік әдісте газ заңдары идеал газ күйі теңдеуінің салдары ретінде қарастырылады.

Менделеев – Клапейрон теңдеуін қорытып шығару үшін газ қысымын оның температурасымен байланыстыратын теңдеуді аламыз.

мұндағы - газ молекулаларының концентрациясы; ол .

Ал - молекулалар саны теңдеуімен анықталады. Мұндағы - газ массасы, - мольдік масса, - Авагадро тұрақтысы, сонымен . Осы мәнді (1) теңдеуге қойсақ: . Авагадро тұрақтысы - ны - Больцман тұрақтысының көбейтіндісін - универсал газ тұрақтысы деп атайды.

Бұл теңдеуге газдың тегіне тәуелді шама . (2) – теңдеуден кез келген екі күйдегі идеал газдың қысымы, көлемі және температурасы арасындағы байланыс келіп шығады.

.

Бұл күй теңдеуі немесе Клапейрон теңдеуі деп аталады және де газдың екі күйін сипаттайды.

Изопроцестер немесе газ заңдары. Параметрлердің біреуінің мәні өзгермей қалған кезде өтетін процестер изопроцестер деп аталады. “ Изос” грек сөзі “ тең” деген мағынаны білдіреді.

Изобарлық процес. Қысым тұрақты болғанда, термодинамикалық жүйе күйінің өзгеру процесі изобарлық; деп аталады. Грек сөзінен алынған “ Барос” – ауырлық, салмақ. Егер газ қысымы өзгермесе, берілген массалы газ үшін көлемнің температураға қатысты тұрақты болады. Бұл газ заңын эксперименттік түрде 1802 жылы Гей – Люссак (француз ғалымы) тағайындаған.

Күй теңдеуінен: болғанда, 1) ; 2) ; 3) . Графигі изобар деп аталады

Әр түрлі қысымға әр түрлі изобара сәйкес келеді. Тұрақты температурада қысым артқан сайын газдың көлемі кішірейеді.

Төменгі температурада идеал газдың барлық изобаралары нүктесінде түйіседі, бірақ бұл нақты газдың көлемі шынында да нөлге айналатындығын білдірмейді. Барлық заттар қатты суығанда сұйыққа айналады, ал күй теңдеуі сұйықтарға қолданылмайды.

Изохорлық процесс. (Грек сөзінен алынған “ хорема” – іштілігі, сыйымдылығы). Көлем тұрақты болғанда термодинамикалық жүйе күйінің өзгеру процесі изохорлық деп аталады. Күй теңдеуінен: болғанда

1) ; 2) ; 3) .

Егер газ көлемі газдың берілген массасы үшін қысымның температураға қатысты тұрақты болады. Бұл газ заңын 1787 жылы француз физигі Ж. Шарль ашқан. Бұл тәуелдік график түрінде изохор деп аталады.

Сабақтың соңында мынадай кестені толтыру арқылы тақырыпты қорытындылап, оқушылардың білімін белгілі жүйеге келтірген жөн.

Процесс Тұрақты параметрлер Айнымалы параметрлер Заң Формула
Изотермдік Бойль – Мариотт
Изобарлық Гей - Люсссак  
Изохорлық Ж. Шарль  

 

Дәріс 11. Тақырыбы: Термодинамиканың негіздерін оқыту әдістемесі.

Дәріс мазмұны:

Термодинамика негіздерін оқып – үйрену негізгі мектепте оқылған “ішкі энергия” және оны өзгерту әдістері, “жылу мөлшері”, жұмыс ұғымдарын қайталап, оларды одан ары тереңдетіп нақтылай түседі. Термодинамикада жұмыс ішкі энергияның өзгеру өлшемі ретінде қарастырылады. Ішкі энергияның жүйе күйінің өзгеру параметрлеріне тәуелділігін талқылайды. Термодинамиканың бірінші заңын оқып үйренеді және термодинамиканың екінші заңына (ішкі энергияны толық жұмысқа айналдыруға болмайды) түсінік береді. Жылу қозғалтқыштарының жұмыс істеу принциптерін талдап, термодинамика заңдарының практикада қолданылуымен таныстырады.

Жалпы білім беретін мектептегі термодинамика негіздерінің құрылымы– кестеде келтірілген

1 – кесте

ҚҰРЫЛЫМЫ Дененің термодинамикалық күйі
Негізгі ұғымдар Термодинамика – дененің молекулалық құрылысын ескермегендегі жылу құбылысын қарастыратын бөлім.   Дененің күйін сипаттайтын макропараметрлер P, V, T.   Термодинамикадағы жұмыс – A, жылу мөлшері – Q дененің бірінші күйінен екінші күйге өтуін сипаттайтын процесс.   Жылу қозғалтқыштарында отынның жылулық энергиясын механикалық энергияға айналдырады.   Жылу қозғалтқыштарның пайдалы әсер коэффициенті.
Негізгі заңдар Термодинамиканың бірінші және екінші заңдары.
Қорытынды Изопроцестер: изотермдік, изохорлық, изобарлық, адиабаттық. Тұйық жүйедегі жылу алмасу
Практикада қолданылуы Бу қазандары, жылу қозғалтқыштары

 

Энергияның әр түрлі формаларына байланысты механикада механикалық; энергия, электрмагнитті к яғни, электр өрісінің; және магнит өрісінің; энергиясы, ішкі энергия деп бөледі.

Ішкі энергия жылуылық қозғалысқа байланысты энергия.

Жылу ұғымына қатысты көп уақыт бойы 3 ұғым қабаттаса жүрді:

1) дененің алған немесе берілген жылу мөлшері; 2) ішкі энергия; 3) жылулық қозғалыс.

Бұл үш ұғымның қабаттаса жүруі әдістемелік жағынан дұрыс емес, себебі бұл жағдайда термодинамиканың бірінші заңының мағынасы болмайды. “Ішкі энергия” ұғымы енгізілгеннен кейін энергияның сақталу заңын жылу процестеріне қолдануға жол ашылды. Ішкі энергия ұғымы тек дененің ішкі күйіне байланысты (P, V, T), ал дененің өзінің қозғалысына тәуелді емес шама. Дененің немесе жүйенің әрбір күйіне ішкі энергиясының белгілі бір мәні сәйкес келеді. Оған мынадай талдау арқылы көз жеткізуге болады. Дененің бір күйне ішкі энергияның және екі мәні сәйкес келеді десек, онда жүйеден оның айырмасын алып, дененің күйі өзгеріссіз қалар еді. Мұндай жүйе ешқандай өзгеріссіз-ақ энергия көзі болар еді, бұл термодинамиканың 1-ші заңына сәйкес келмейді(энергияның сақталу заңы бойынша). Олай болса, жүйенің ішкі энергиясының өзгерісібір күйден екінші күйге қалай ауысқанға байланыссыз, яғни жүйенің ішкі энергиясы процесстің функциясы емес, күйдің функциясы болып табылады.

Термодинамикада ішкі энергия бөлшектердің бей берекет жылулық қозғалыс (кинетикалық) энергиясы мен өзара әсерлесу (потенциалдық) энергиясының қосындысына тең.

Ішкі энергияны өзгерту сыртқы құбылыстарға байланысты: 1) жұмыс істеу; 2) жылу беру арқылы өзгертуге болады.

Ішкі энергияны өзгерту сыртқы құбылыстарға байланысты: 1) жұмыс істеу; 2) жылу беру арқылы өзгертуге болады.

Сонымен, ішкі энергия U-дененің күйін сипаттайтын функция f=U(P,V,T) болса, А жұмыс және Q жылу мөлшері процестің өтуін сипаттайтын функция болып табылады.

Оқушыларға жұмыс істеу мен жылу мөлшерін беру немесе алу арқылы ішкі энергияны өзгерту бірдей еместігін түсіндіру қажет. Жұмыс сырттан механикалық әсер ету арқылы немесе ішкі энергияның өзінің есебінен істеледі, онда денені құрайтын бөлшектер белгілі бағытта қозғалады. Жылу алмасу кезінде дененің ішкі энергиясы бей-берекет жылулық қозғалыс арқылы өзгереді. Алғаш рет ішкі энергия ұғымымен оқушылар негізгі мектептің 8-сыныбында танысады, бағдарлы мектепте 10-11 сыныпта және молекула-кинетикалық теорияда, термодинамикада оны толықтырады.

Идеал газдың ішкі энергиясы ұғымын қалыптастыру үшін есептер шығару әдісін қолдануға болады.

Жоғарғы сынып оқушыларында табиғаттың іргелі заңдарының бірі энергияның сақталу заңын қалыптастыруды термодинамиканың бірінші заңын оқып үйренуде одан ары жалғастырады.

Термодинамиканың бірінші заңын оқып үйренбестен бұрын, оқушыларды қызықтыру үшін тұйық жүйедегі механикалық процестердегі энергияның сақталу заңын қайталаған жөн. Одан ары жүйенің ішкі энергиясын өзгерту жолдары негізгі мектептің 8-сыныбында өтілгендіктен, бұл жерде оны қайталайды және не жұмыс істеу арқылы немесе жылу алмасу және жұмыс істелу процестері бір мезгілде жүргенде өзгереді деген қортындыға алып келу керек.

Әр процестегі ішкі энергияның өзгеру өлшемі не болатынын талдау қажет. Оқушылар ішкі энергия жұмыс істеу арқылы өзгергенде өлшемі -істелген жұмыс, ал жылу алмасу арқылы өзгергенде өлшемі -жылу мөлшері деген қорытынды жасайды. Осы шамаларды таңбасы туралы қайталанады, жүйеге жылу мөлшері берілсе (Q>0) оң таңбалы, ал жүйедегі жылу алынса (Q<0) теріс таңбалы болады. Жүйедегі жұмыс сыртқы күштердің әсерінен істелсе, (A>0) оң таңбалы, яғни газ сығылса, егерде газ ұлғайса, онда сыртқы күштің жұмысы (A<0) теріс болады.

Әртүрлі мысалдарды қарастыра отырып, термодинамиканың бірінші заңын қорытындылайды. Жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі, жүйеге берілген жылу мөлшерінің және сыртқы күштердің жүйемен істеген жұмысының қосындысына тең болады.

ΔU=Q+A

Мұндағы ΔU ішкі энергияның өзгерісі. Бұл формуланы басқаша да жазуға болады:

,

Жүйеге берілген жылу мөлшері оның ішкі энергиясын өзгертуге және жүйенің сыртқы денелермен жұмыс істеуіне жұмсалады.

Термодинамиканың бірінші заңы және оны изопроцестерге қолдану.

Термодинамиканың бірінші заңын изопроцестерге қолданбай тұрып, нақты мысалдарды қарастырамыз. Мысалы, калориметрдегі сулардың араласуы, суды спиртовка арқылы қыздыру немесе қатты денені соғу арқылы қыздыру жағдайларын тәжірибелер жасап, ішкі энергияның өзгерісі неге тең екенін талдау қажет. Одан ары идеал газдарға изопроцестерді қолдану мысалдарын қарастырамыз.

1) Изотермдік процесс

Изотермдік процесте температура тұрақты , сондықтан , яғни

ішкі энергия өзгермейді. Егерде жүйеге жылу мөлшері берілсе, онда газ ұлғайып жұмыс істейді . Егер газ жылу алса , онда ол оң жұмыс атқарады, яғни , ал керісінше газ қоршаған ортаға жылу берсе, онда және .

2) Изобарлық процесс. Идеал газды изобарлық қыздырған кезде, жүйеге берілген жылу мөлшері оның энергиясын өзгертуге және тұрақты қысымда газды ұлғайтыпжұмыс істеуге жұмсалады. Ұлғайған кездегі жұмыс оң және формуласымен есептеледі.

Бұл процесте ішкі энергияның өзгерісі: . Изобарлық суыту кезінде жүйенің ішкі энергиясы кемиді. Жүйенің берген жылу мөлшері жүйенің ішкі энергиясын өзгертуге және сыртқы күштердің газды сығуына жұмсалады. Бұл жағдайда жылу мөлшері және жұмыс теріс, ал жүйенің ішкі энергиясы кемиді.

3) Изохорлық процесс. Изохорлық процессте көлем өзгермейді, сондықтан да, газдың жұмысы нөлге тең, ал ішкі энергияның өзгерісі жылу мөлшеріне тең болады. .

Егер газ қызса, жылу мөлшері және ішкі энергияның өзгерісі оң таңбалы, яғни ішкі энергия артады, ал газды суытқанда жылу мөлшері және теріс таңбалы ішкі энергия кемиді.

4) Адиабаттық процесс. Адиабаттық процесте (27-сурет) ортамен жылу алмасу болмайды, сондықтан да . Ал ішкі энергия тек жұмыс істеу арқылы өзгереді. Мұнда газ ұлғайғанда оң жұмыс істелді, ал оның ішкі энергиясы азаяды, демек газ суынады.

Термодинамиканың бірінші заңын меңгеруге, есептеу есептерін шығару көмектеседі.

Қорытындысында термодинамиканың бірінші заңынизопроцестерге қолдану оқушылардың жылу қозғалтқыштарының жұмыс істеу принципін түсінулеріне негіз болады. Әрі мектеп оқушыларын жылу энергетикасының физикалық негізімен таныстырылады.







Дата добавления: 2015-09-19; просмотров: 4435. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Условия приобретения статуса индивидуального предпринимателя. В соответствии с п. 1 ст. 23 ГК РФ гражданин вправе заниматься предпринимательской деятельностью без образования юридического лица с момента государственной регистрации в качестве индивидуального предпринимателя. Каковы же условия такой регистрации и...

Седалищно-прямокишечная ямка Седалищно-прямокишечная (анальная) ямка, fossa ischiorectalis (ischioanalis) – это парное углубление в области промежности, находящееся по бокам от конечного отдела прямой кишки и седалищных бугров, заполненное жировой клетчаткой, сосудами, нервами и...

Основные структурные физиотерапевтические подразделения Физиотерапевтическое подразделение является одним из структурных подразделений лечебно-профилактического учреждения, которое предназначено для оказания физиотерапевтической помощи...

Толкование Конституции Российской Федерации: виды, способы, юридическое значение Толкование права – это специальный вид юридической деятельности по раскрытию смыслового содержания правовых норм, необходимый в процессе как законотворчества, так и реализации права...

Значення творчості Г.Сковороди для розвитку української культури Важливий внесок в історію всієї духовної культури українського народу та її барокової літературно-філософської традиції зробив, зокрема, Григорій Савич Сковорода (1722—1794 pp...

Постинъекционные осложнения, оказать необходимую помощь пациенту I.ОСЛОЖНЕНИЕ: Инфильтрат (уплотнение). II.ПРИЗНАКИ ОСЛОЖНЕНИЯ: Уплотнение...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия