Какой из приведенных ниже графиков соответствует изменению давления
Содержание статьи
Газовые законы. Решение задач графическим способом (интегрированный урок физики и математики)
Лучше всего продвигается естественное
исследование, когда физическое завершается в
математическом.
Ф. Бэкон
Цели:
решения задач на газовые законы и умений
применять их;
закономерности, обобщать, логически мыслить;
труду, активизировать познавательный интерес
учащихся.
Оборудование: кодоскоп,
кодопозитивы, комплекты заданий для
самостоятельной работы, карточки для проверки
правильности выполнения этой работы, плакаты с
графиками изопроцессов.
Ход урока:
- Организационный момент.
- Повторение теоретического материала по
изученной теме. - Самостоятельная работа и самопроверка.
- Способы решения физических задач. Графический
способ. - Объяснение нового материала.
- Закрепление.
- Самостоятельная работа и самопроверка.
- Постановка домашнего задания.
- Итоги урока.
Повторение теоретического материала
по изученной теме
(учитель физики)
№ | Вопрос | Предполагаемый ответ |
| 1 | Как называют процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров? | Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называют изопроцессами. |
| 2 | Какими тремя макроскопическими параметрами характеризуется состояние данной массы газа? | Это давление, объём и температура. |
| 3 | Какой процесс называют изотермическим? | Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим. |
| 4 | Какой процесс называют изобарным? | Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном давлении называют изобарным. |
| 5 | Какой процесс называют изохорным? | Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянном объеме называют изохорным. |
| 6 | Как называют количественные зависимости между двумя параметрами газа при фиксированном значении третьего параметра? | Такие количественные зависимости называют газовыми законами. |
| 7 | Сформулируйте закон Бойля-Мариотта. | Для газа данной массы произведение давления газа на его объем постоянно, если температура газа не меняется. |
| 8 | Сформулируйте закон Шарля. | Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объем не меняется.. |
| 9 | Сформулируйте закон Гей-Люссака. | Для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется. |
Самостоятельная работа и самопроверка
(учитель физики)
(Самостоятельная работа выполняется под
копирку: первый листок сдается учителю, второй
остается у учащихся для самопроверки).
1 вариант | 2 вариант |
| 1. Для газа данной массы произведение давления газа на его объем постоянно, если температура газа не меняется. Это закон:
| 1. Для газа данной массы отношение объема к температуре постоянно, если давление газа не меняется. Это закон:
|
| 2. Какой из приведенных ниже графиков соответствует изобарному расширению?
| 2. Какой из приведенных ниже графиков соответствует процессу изотермического расширения?
|
| 3. Какие три процесса представлены на диаграммах рисунка?
| 3. Какие три процесса представлены на диаграммах рисунка?
|
| 4. Какое значение температуры по шкале Кельвина соответствует температуре 1000С?
| 4. Универсальная газовая постоянная равна:
|
| 5. В сосуде объемом 8,3м3 находится 0,04 кг гелия при температуре 1270С. Определить его давление.
| 5. Определите массу водорода, находящегося в баллоне вместимостью 20 м3 под давлением 830 Па при температуре 17 0С.
|
Способы решения физических задач
(учитель математики)
- Логический
- Экспериментальный
- Математический:
- Арифметический
- Алгебраический
- Геометрический
- Графический
Графические задачи – такие задачи, в которых
ответ на поставленный вопрос не может быть
получен без графика.
Задание учащимся:
Изобразить на доске графики изопроцессов (рис.
5,6,7)
№ | Вопросы к рисунку 5 | Предполагаемый ответ |
| 1 | Какая зависимость между давлением и объемом следует из уравнения Менделеева-Клапейрона? | |
| 2 | Если процесс изотермический, то какой параметр не изменяется? | Т – температура |
| 3 | При изотермическом процессе Почему? | Правая часть представляет собой частное постоянных величин (масса газа и его молярная масса не изменяются, температура постоянна и R=const). |
| 4 | Значит зависимость между давлением и объемом … | Обратная пропорциональность, т.к. p=b/V |
| 5 | Что является графиком обратной пропорциональности? | Гипербола, а в физике эта кривая называется изотермой. |
| 6 | Как называется постоянная b? | Коэффициентом обратной пропорциональности. |
| 7 | Что показывает коэффициент обратной пропорциональности? | Расположение ветвей гиперболы к осям координат; чем больше коэффициент обратной пропорциональности, тем дальше расположены ветви кривой к осям абсцисс и ординат. |
| 8 | Почему изотерма располагается в первой координатной четверти? | Давление и объем не могут принимать отрицательные значения. |
| № | Вопросы к рисунку 6 | Предполагаемый ответ |
| 1 | Какая зависимость между давлением и температурой следует из уравнения Менделеева-Клапейрона? | |
| 2 | Какой параметр не изменяется при изохорном процессе? | V – объем |
| 3 | При изохорном процессе Почему? | Правая часть представляет собой частное постоянных величин. |
| 4 | Значит зависимость между давлением и температурой … | Прямая пропорциональность, т.к. p=aT. |
| 5 | Что является графиком прямой пропорциональности? | Прямая, проходящая через начало координат. В физике эта прямая называется изохорой. |
| 6 | Почему часть изохоры на графике изображается пунктирной линией? | Реальные газы при низких температурах переходят в жидкое, и даже твердое состояние. Поэтому, линии графиков в области очень низких температур, проводят пунктирной линией, которая справедлива только для идеального газа. |
| 7 | Как называется постоянная а? | Угловым коэффициентом. |
| № | Вопросы к рисунку 7 | Предполагаемый ответ |
| 1 | Какая зависимость между объемом и температурой следует из уравнения Менделеева-Клапейрона? | |
| 2 | Какой параметр не изменяется при изобарном процессе? | P – давление. |
| 3 | При изобарном процессе. Почему? | Правая часть представляет собой частное постоянных величин. |
| 4 | Значит зависимость между объемом и температурой … | Прямая пропорциональность, т.к. V=cT. |
| 5 | Что является графиком изобарного процесса? | Прямая, проходящая через начало координат. В физике эта прямая называется изобарой. |
| 6 | Как называется постоянная с? | Угловым коэффициентом. |
| 7 | Что показывает угловой коэффициент? | Угол наклона прямой с осью абсцисс. |
| 8 | Почему часть изобары на графике изображается пунктирной линией? | Объем идеального газа при температуре 0 К не может быть равен 0, поскольку в модели газа молекулы наделяются массой и, следовательно, объемом. |
Объяснение нового материала (учитель
математики).
Учитель дополняет графики, соответствующие
другим значениям параметров (рис 14,16,18)
Вопрос:
- По рис. 14 определим, у какого изотермического
процесса температура выше, у какого – ниже? См.
рис. 15.
- По рис. 16 определим, у какого изохорного
процесса объем больше, у какого – меньше?
См. рис. 17.
- По рис. 18 определим, у какого изобарного
процесса давление больше, у какого – меньше?
См. рис. 19.
Закрепление. Устное решение задач
через кодоскоп.
(учитель математики)
Объяснение нового материала
(учитель физики).
Вспомним, как изображаются на диаграммах
изотерма, изобара и изохора в координатах PV, PT, VT.
См. рис. 21.
Как изобразить циклический процесс 1 > 2> 3 на
диаграмме PV. См. рис. 22.(объясняет учитель).
В координатах VT ученики строят данный процесс
самостоятельно (один из учащихся – на закрытой
доске). См. рис. 23.
В заключении учащимся предлагается выполнить
самостоятельную работу с самопроверкой.
Самостоятельная работа и самопроверка.
См. рис. 24.
Постановка домашнего задания.
Сборник задач (составитель Г.Н. Степанова) № 625,
№ 629.
Итоги урока.
В заключение урока учитель просит учащихся
оценить, насколько он был успешен.
Раздаются карточки, в которых предлагается
поставить галочку около выбранного утверждения.
Мне все понравилось __________
Мне ничего не понятно _________
Мне было интересно __________
Мне было скучно __________
Мне было легко __________
Мне было трудно __________
Я узнал много нового__________
Я не узнал ничего нового__________
Источник
Решение задач по теме «Плотность» для подготовки к ОГЭ
1.Шар 1 последовательно взвешивают на рычажных весах с шаром 2 и шаром 3 (рис. а и б). Для объёмов шаров справедливо соотношение V2 = V3 > V1. Минимальную среднюю плотность имеет(-ют) шар(-ы)
2. Два одинаковых стальных шара уравновешены на рычажных весах (см. рисунок). Нарушится ли равновесие весов, если один шар опустить в машинное масло, а другой — в бензин?
3. U-образный стеклянный сосуд, правое колено которого запаяно, заполнен жидкостью плотностью р (см. рисунок). Давление, оказываемое жидкостью на горизонтальное дно сосуда,
4. Какой из приведенных ниже графиков соответствует изменению давления жидкости p по мере увеличения высоты столба жидкости h? Атмосферное давление не учитывается.
5. В открытом сосуде 1 и закрытом сосуде 2 находится вода. Если открыть кран К, то
1) вода обязательно будет перетекать из сосуда 2 в сосуд 1
2) вода обязательно будет перетекать из сосуда 1 в сосуд 2
3) вода перетекать не будет ни при каких обстоятельствах
4) перемещение жидкостей будет зависеть от давления в воздушном зазоре сосуда 2
6. Три тела имеют одинаковый объём. Плотности веществ, из которых сделаны тела, соотносятся как ρ1 < ρ2 < ρ3. Каково соотношение между массами этих тел? 
7. Два кубика одинакового объёма, изготовленные из алюминия и стали, опущены в сосуд с водой. Сравните значения выталкивающей силы, действующей на кубик из алюминия F1 и на кубик из стали F2.
1.Шар 1 последовательно взвешивают на рычажных весах с шаром 2 и шаром 3 (рис. а и б). Для объёмов шаров справедливо соотношение V2 = V3 > V1. Минимальную среднюю плотность имеет(-ют) шар(-ы)
2. Два одинаковых стальных шара уравновешены на рычажных весах (см. рисунок). Нарушится ли равновесие весов, если один шар опустить в машинное масло, а другой — в бензин?
3. U-образный стеклянный сосуд, правое колено которого запаяно, заполнен жидкостью плотностью р (см. рисунок). Давление, оказываемое жидкостью на горизонтальное дно сосуда,
4. Какой из приведенных ниже графиков соответствует изменению давления жидкости p по мере увеличения высоты столба жидкости h? Атмосферное давление не учитывается.
5. В открытом сосуде 1 и закрытом сосуде 2 находится вода. Если открыть кран К, то
1) вода обязательно будет перетекать из сосуда 2 в сосуд 1
2) вода обязательно будет перетекать из сосуда 1 в сосуд 2
3) вода перетекать не будет ни при каких обстоятельствах
4) перемещение жидкостей будет зависеть от давления в воздушном зазоре сосуда 2
7. Два кубика одинакового объёма, изготовленные из алюминия и стали, опущены в сосуд с водой. Сравните значения выталкивающей силы, действующей на кубик из алюминия F1 и на кубик из стали F2.
8. На рисунке представлены четыре мензурки с разными жидкостями равной массы. В какой из мензурок находится жидкость с наибольшей плотностью? 
9. Одно из колен U-образного манометра соединили с сосудом, наполненным газом (см. рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. (d качестве жидкости в манометре используется ртуть)? 1) 200 мм рт. ст. 2) 560 мм рт. ст. 3) 760 мм рт. Ст 4) 960 мм рт. ст.
10. В сосуд с водой плотностью ρ опущена вертикальная стеклянная пробирка, целиком заполненная водой (см. рисунок). Давление, оказываемое водой на дно сосуда в точке А, равно
ρgh2 ρgh2 ρg(h2+h2) ρg(h2-h2)
11. Сосновый брусок в форме прямоугольного параллелепипеда, имеющего размеры a = 30 см, b = 20 см и c = 10 см, начинают осторожно опускать в ванну с водой (как показано на рисунке). Глубина погружения бруска в воду при плавании будет равна?
12. Чему равен объем рыбы, плавающей в морской воде, если на нее действует выталкивающая сила 10,3 Н?
13. Запаянную с одного конца трубку опускают открытым концом в воду на половину длины трубки (см. рисунок). Что произойдёт с уровнем зашедшей в трубку воды после того, как атмосферное давление уменьшится? Ответ поясните.
14. 1 кг глицерина и 2 кг воды наливают в сосуд и аккуратно перемешивают. Считая, что объём смеси жидкостей равен сумме их начальных объёмов, определите плотность образовавшегося раствора.
15. Сплошной кубик плотностью 900 кг/м3 плавает на границе раздела воды и керосина, погружаясь в воду на 4 см (см. рисунок). Слой керосина располагается выше, чем верхняя поверхность кубика. Определите длину рёбра кубика.
8. На рисунке представлены четыре мензурки с разными жидкостями равной массы. В какой из мензурок находится жидкость с наибольшей плотностью?
9. Одно из колен U-образного манометра соединили с сосудом, наполненным газом (см. рисунок). Чему равно давление газа в сосуде, если атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. (d качестве жидкости в манометре используется ртуть)? 1) 200 мм рт. ст. 2) 560 мм рт. ст. 3) 760 мм рт. Ст 4) 960 мм рт. ст.
10. В сосуд с водой плотностью ρ опущена вертикальная стеклянная пробирка, целиком заполненная водой (см. рисунок). Давление, оказываемое водой на дно сосуда в точке А, равно
ρgh2 ρgh2 ρg(h2+h2) ρg(h2-h2)
11. Сосновый брусок в форме прямоугольного параллелепипеда, имеющего размеры a = 30 см, b = 20 см и c = 10 см, начинают осторожно опускать в ванну с водой (как показано на рисунке). Глубина погружения бруска в воду при плавании будет равна?
12. Чему равен объем рыбы, плавающей в морской воде, если на нее действует выталкивающая сила 10,3 Н?
13. Запаянную с одного конца трубку опускают открытым концом в воду на половину длины трубки (см. рисунок). Что произойдёт с уровнем зашедшей в трубку воды после того, как атмосферное давление уменьшится? Ответ поясните.
14. 1 кг глицерина и 2 кг воды наливают в сосуд и аккуратно перемешивают. Считая, что объём смеси жидкостей равен сумме их начальных объёмов, определите плотность образовавшегося раствора.
15. Сплошной кубик плотностью 900 кг/м3 плавает на границе раздела воды и керосина, погружаясь в воду на 4 см (см. рисунок). Слой керосина располагается выше, чем верхняя поверхность кубика. Определите длину рёбра кубика.
Источник
Задание 11 ЕГЭ по физике
Термодинамика и молекулярно-кинетическая теория. Объяснение явлений; интерпретация результатов опытов, представленных в виде таблицы или графиков.
В. З. Шапиро
Одиннадцатое задание ЕГЭ по физике проверяет знания по различным разделам «Термодинамики». Они могут быть ориентированы на качественное понимание темы «Насыщенный пар, влажность воздуха», на умение работать с графиками зависимости термодинамических величин друг от друга (или от времени). Из представленных пяти утверждений нужно выбрать два правильных. Некоторые утверждения требуют расчетов, для других необходимы теоретические рассуждения.
1. В среду и четверг температура воздуха была одинаковой. Парциальное давление водяного пара в атмосфере в четверг было меньше, чем в среду. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.
1) Масса водяных паров, содержащихся в 1 м3 воздуха, в четверг была больше, чем в среду.
2) Относительная влажность воздуха в четверг была меньше, чем в среду.
3) Концентрация молекул водяного пара в воздухе в среду и четверг была одинаковой.
4) Давление насыщенных водяных паров в среду было больше, чем в четверг.
5) Плотность водяных паров, содержащихся в воздухе, в четверг была меньше, чем в среду.
Ответ:
Необходимая теория: Насыщенный пар
Относительная влажность воздуха определяется формулой где – это парциальное давление водяного пара при определенной температуре, а – давление насыщенного водяного пара при той же самой температуре. Эта формула также справедлива через отношение плотностей водяного пара и насыщенного пара Заметим, что согласно этим формулам парциальное давление прямо пропорционально плотности водяного пара. Так как по условию парциальное давление водяного пара в атмосфере в четверг было меньше, чем в среду, то эта закономерность относится и к плотностям. То есть плотность водяного пара в четверг также меньше, чем в среду. В первом утверждении ответ дается через формальное определение плотности и, кроме того, оно сформулировано наоборот, поэтому оно неверное.
2. Достаточно «громоздкие» рассуждения по первому утверждению, помогают выбрать правильные ответы в дальнейшем. Если внимательно еще раз вчитаться в объяснение по первому пункту, то правильность второго утверждения станет очевидной.
3. Все предлагаемые утверждения взаимосвязаны. Если мы выбрали разные относительные влажности в среду и четверг, то концентрация молекул водяного пара не может быть одинаковой. Поэтому это утверждение неверное.
4. Давление насыщенного водяного пара является постоянным для данной температуры. Так как по условию температура постоянна, то и давление насыщенного водяного пара будет постоянным. Это утверждение неверное.
5. Так как относительная влажность зависит от плотности водяных паров, содержащихся в воздухе, то правильность второго утверждения приводит к тому, что и пятое утверждение принимается как верное.
Ответ: 2, 5
Секрет решения. В этой теме важно знать не только формулы для относительной влажности, но и понимать их взаимосвязь с точки зрения физических процессов. Иногда математическая запись этих формул помогает дополнить зависимость одной физической величины от другой, например, парциального давления от плотности водяного пара. Сочетание таких приемов позволит не растеряться и ничего не забыть в ответственный момент. Кроме того, надо быть внимательным к «посторонним» понятиям, например, относительная влажность в среду и четверг, что в какой день больше или меньше. В этом случае необходимо многократное прочтение предложенных утверждений.
2. При переводе идеального газа из состояния 1 в состояние 2 концентрация молекул n пропорциональна давлению р (см. рисунок). Масса газа в процессе остаётся постоянной.
Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующие процесс 1–2.
1) Абсолютная температура газа уменьшается.
2) Плотность газа остаётся неизменной.
3) Происходит изотермическое расширение газа.
4) Среднеквадратичная скорость теплового движения молекул газа остаётся неизменной.
5) Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа увеличивается.
Ответ:
- На графике представлена линейная зависимость концентрации от давления. Согласно формуле это возможно только при постоянстве температуры (постоянная Больцмана также является постоянной величиной). Поэтому данное утверждение неверное.
- Плотность прямо пропорциональна концентрации газа. Изменение концентрации приведет к изменению плотности газа, что противоречит этому утверждению. Поэтому оно неверное.
- Рассуждения, проведенные в первом пункте, применимы и для третьего. Это утверждение верное.
- Так как среднеквадратичная скорость молекул связана с температурой, то постоянство температуры приведет к постоянству этой скорости. Утверждение верное.
- Средняя кинетическая энергия молекул зависит от среднеквадратичной скорости. Правильность четвертого утверждения исключает верность пятого. Утверждение неверное.
Ответ: 3, 4.
Секрет решения. Кроме формулы необходимо знать зависимость среднеквадратичной скорости от температуры К сожалению, эта формула трудна для запоминания, но ее всегда легко вывести из равенства энергий Кроме того, с изучения основ физики многократно повторяется следующее утверждение: «чем выше температура, тем больше скорость движения молекул». Сочетание таких подходов приведет к выбору верных утверждений.
3. На pV-диаграмме показаны два процесса, проведённые с одним и тем же количеством газообразного неона. Из приведённого ниже списка выберите два правильных утверждения, характеризующие процессы на графике.
1) В процессе 2 абсолютная температура неона изобарно увеличилась
в 2 раза.
2) В процессе 1 плотность неона увеличилась в 5 раз.
3) В процессе 1 неон изобарно увеличил свой объём в 5 раз.
4) В процессе 2 концентрация молекул неона увеличилась в 2 раза.
5) Работа, совершённая неоном в процессе 1, больше, чем в процессе 2.
Ответ:
Необходимая теория: Изопроцессы
- Согласно графику, в процессе 2 давление не изменяется, следовательно, это изобарный процесс. Рост объема в два раза возможен только при увеличении температуры так же в два раза. На основании закона Гей-Люссака это утверждение верное.
- В процессе 1 происходит увеличение объема в 5 раз, но это приведет к уменьшению плотности в 5 раз. Поэтому это утверждение неверное.
- Рассуждения по предыдущему пункту приводят к правильности данного утверждения. Единственное добавление – процессы на графике изобарные.
- Так как концентрация молекул обратно пропорциональна объему газа, то это утверждение неверное. Рост объема приведет к уменьшению концентрации молекул газа.
- На графике зависимости давления от объема работа газа выражается через площадь фигуры под графиком. В данной задаче — это площади двух прямоугольников. Площади одинаковые (можно даже посчитать по клеточкам), поэтому работы газа также одинаковые. Утверждение неверное.
Ответ: 1, 3.
Секрет решения. Графики изопроцессов достаточно легки для понимания. Формулы, выражающие изопроцессы, также весьма доступны. Эти подходы взаимно дополняют друг друга. Графические зависимости помогают в проведении правильных рассуждений с позиции теории. Надо обратить внимание, что в подобных задачах не указаны единицы измерения физических величин на графике. В этом нет необходимости, так как идет сравнение изменений в условных единицах, в данной задаче, по числу клеточек. Этот прием часто используется в различных разделах физики.
Источник