Jak zależy objętość gazu od temperatury, jeżeli jego ciśnienie jest stałe?

Scenariusz lekcji z fizyki

Temat: Jak zależy objętość gazu od temperatury, jeżeli jego cieśninie jest stałe?

Cele lekcji:
• cele poznawcze i kształcące:
- wykazać, że przy stałym ciśnieniu objętość gazu zmienia się wraz ze zmianą temperatury
- ze wzrostem temperatury objętość gazu rośnie a wraz ze zmniejszaniem się temperatury objętość maleje
- przemiana izobaryczna jest jedną z trzech przemian gazu doskonałego

• cele wychowawcze :
- wzbudzenie u uczniów zainteresowania fizyką. Wyrabianie umiejętności pracy w zespole.

Plan lekcji
I. Sprawy organizacyjne: sprawdzenie obecności, sprawdzenie pracy domowej
II. Przypomnienie wiadomości wprowadzających do tematu lekcji
III. Powtórzyć:
1. Jak wyobrażamy sobie modelowo gaz doskonały?
3.Co to jest gaz doskonały?
4. Jakie parametry określają stan gazu, napisz równanie stanu gazu doskonałego?
5.Omów poznane dotychczas prawa opisujące przemiany gazu doskonałego?

IV. Przebieg lekcji:

Postawimy pytanie:
Jak zależy objętość gazu od temperatury, jeżeli jego ciśnienie jest stałe?

Doświadczenie
Można wykazać doświadczalnie, że gaz ogrzewany zwiększa swoją objętość przy stałym ciśnieniu oraz, że gaz ten zmniejsza objętość, gdy go ochładzamy.

[pic]
• Gdy w naczyniu N będzie zimna woda to kropla rtęci przesunie się w lewo.
• Jeżeli po wylaniu z naczynia N zimnej wody, wlejemy wodę gorącą to kropla rtęci przesunie się w prawo.

V. Rozwiniecie tematu .

Skorzystajmy z prawa stanu gazu doskonałego:
[pic]
Jeżeli p= const. to [pic]
Stąd V=T const.

Widać stąd, że jeżeli T zmienia się to zmienia się też objętość:

V jest funkcją temperatury zapis V=f(t)
Stosunek [pic] dwu zmieniających się wielkości fizycznych jest stały, a więc są one do siebie wprost proporcjonalne.
Zależność tą wykryto doświadczalnie przez Louis Gay- Lussaca stanowi prawo zwane jego imieniem.
Graficzna interpretacja równania [pic]
Przedstawia wykres funkcji V=f(t)pokazany poniżej na rysunku:
[pic]
[pic]
Doświadczalnie wykazano, że:
1 Vt= V0(1 + [pic] ∆t )

∆t = t – t0
∆t = t- 0°C czyli ∆t = t
Vt = V0( 1+ [pic] )
[pic] = α
T = t + 273
∆t = T- 273
Vt = V0 [1 + [pic]( T-273)]
Vt = V0 [1 + [pic]
2 Vt = V0[pic]

[pic]
V0 – objętość gazu w 0°C
Vt – objętość gazu w danej temperaturze
t - temperatura

Zadanie

Zad 1
Otwartą kolbę o pojemności 500cm3 (zawierającą powietrze) ogrzano do temperatury 227°C. Następnie odwrócono ją o otwartym końcem zanurzono w wodzie.
Jaką ilość wody wciągnie ta kolba, jeżeli jej temperatura obniży się do 27°C? Założyć, że po ustalenie się temperatury końcowej poziom wody w kolbie będzie taki sam jak poziom wody na zewnątrz.
-----------------------
V

T[°C]

-273

273

0 ...