22. Изменение тем-ры воздуха при адиабатном расширении или сжатии.

Оборудование: 1) склянка толстостенная емкостью 2—3 л с тубусом, 2) насос ручной, 3) осветитель для подсвета, 4) гальванометр от амперметра с усилителем, 5) термопара. Для этого опыта подбирают толстостенную склянку с достаточно широкими тубусом и горловиной. Горловину и тубус плотно закрывают резиновыми пробками. Через первую пропускают небольшой стеклянный патрубок, через вторую – два конца от термопары. Патрубок соединяют с насосом, а термопару через усилитель – с гальванометром. Склянку лучше расположить на краю стола, чтобы можно было воспользоваться подсветом. Осветитель для подсвета помещают сзади и немного ниже установки.

Затем насосом нагнетают в склянку воздух. Внутри склянки при этом никаких заметных изменений не происходит. Стрелка же гальванометра отклоняется вправо от нулевого деления, обнаруживая повышение температуры. Делают еще несколько взмахов ручкой насоса и замечают еще большее отклонение стрелки. Приходят к выводу, что при совершении работы по сжатию воздуха происходит его нагревание – внутренняя энергия воздуха увеличивается.

Не меняя установки, выжидают некоторое время, чтобы стрелка гальванометра вернулась в исходное положение, т. е. воздух принял снова комнатную температуру. Слегка освобождают пробку, и она с шумом вылетает вверх под действием сжатого воздуха. При этом стрелка гальванометра отклоняется влево, обнаруживая понижение температуры расширяющегося воздуха. Обращают внимание учащихся на появление внутри склянки тумана, который образуется из водяных паров при понижении температуры. Таким образом, делают вывод, что воздух, расширяясь, совершает работу и охлаждается: его внутренняя энергия уменьшается.

23. Нма «основы мкт»

Изучение молекулярно-кинетической теории необходима полнее использовать для формирования у школьников материалистических убеждений и диалектического характера мышления. Приступая к изучению темы, учителю необходимо четко представить, какие новые понятия должны быть сформированы у учащихся в процессе ее изучения, какие понятия должны быть развиты и углублены, какие идеи должны быть усвоены учащимися. Новыми для них в данной теме являются понятия о методах изучения тепловых явлений — термодинамическом и статистическом и методахN измерения размеров, массы и скорости движения молекул. Ознакомление учащихся с этими понятиями имеет важное значение для формирования у них убеждения в познаваемости мира, в мощи физических методов исследования, убеждения в том, что человек, вооруженный знанием, может познать свойства материальных объектов, невидимых невооруженным глазом (молекул, атомов). Существенно новым для учащихся, данной теме является понятие о статистическом характере законов движения молекул, показ принципиального различия закона движения молекул и атомов от законов движения макротел, изучавшихся в курсе физики VIII класса. В процессе изучения темы представляется возможным позна­комить учащихся с наиболее важными способами применения на практике явлений взаимодействия молекул, диффузии, броуновского движения, при этом следует акцентировать их внимание на том, что применение на практике добытых учеными знаний служит одним из важнейших подтверждений правильности этих знаний. УРАВНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

Изучение газовых законов должно убедить учащихся в том, что при изменении одного из параметров системы изменяются другие. В простейших случаях, когда заданием внешних условий один из параметров газа поддерживается постоянным, зависимости между параметрами находятся опытным путем и выражаются законами Бойля - Мариотта, Гей-Люссака или Шарля. Обращаем внимание учащихся на то, что в природе и технике часто все параметры газа изменяются одновременно. Воздух, например, поднимаясь в верхние слои атмосферы, расширяется и охлаждается, при этом его давление уменьшается. Газ, несжимаемый в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, нагревается и давление его увеличивается. Высказываем предположение, что в подобных процессах должна существовать определенная функциональная о зависимость между параметрами состояния. Сообщаем, что такая зависимость (уравнение состояния) была найдена Б. Клапейроном на основании опытных законов, что в изучении свойств газов уравнение состояния играет не менее важную роль, чем уравнение, выражающее второй закон Ньютона, в механике. Затем переходим к выводу уравнения.

С пособы получения уравнения состояния для газов из опытных законов сводятся к рассмотрению перехода газа из одного состояния с параметрами Р₁ V₁, T₁ в другое состояние с параметрами р₂ V₂, T₂ посредством двух процессов - изотермического и изобарного или изотермического и изохорного. С какого из двух выбранных процес­сов начинать описание перехода - не имеет значения. Важно при этом иллюстрировать объяснение графиками процессов перехода из первого состояния во второе, например, в координатах Р, V.

На рисунке графически показан путь перехода газа из состояния 1 в состояние 2 посредством изобарного и изотермического процессов. Записываем уравнения соответствующих газовых законов для этих процессов. Для изображенного на рисунке процесса перехода из состояния 1 в промежуточное состояние А

имеем: V₁/T₁=V_A/T₂

Для изотермического процесса — соответственно: p₁V_A=p₂V₂

После умножения первого уравнения на второе и сокращения на V_А получаем уравнение которое записываем в виде .

Затем обосновываем введение понятия об универсальной газjвой постоянной, находим ее численное значение, записываем уравнение pV = RT для 1 моль газа и уравнение для газа произвольной массы.

На конкретных примерах (задачах) показываем, что уравнение состояния позволяет вычислить любую из пяти переменных, характеризующих газ как термодинамическую систему, если извест­ны другие параметры.