Акуленко Т.Н. Решение задач на применение уравнений состояния идеального газа, газовых законов

Предлагаю разработку урока по термодинамике. Чтобы лучше понять обоснованность выбранной формы урока, кратко охарактеризую класс. Учащиеся отличаются слабым прилежанием в учебе, их навыки самостоятельной работы не проявляются на нужном уровне; ученики недостаточно хорошо владеют математическим аппаратом. В этом классе хорошо себя зарекомендовала методика организации индивидуальной работы с применением персональных конвертов с подсказками в виде формул, десятичных приставок физических единиц. Такая помощь создает у учеников уверенность в себе и позволяет им выполнить задания на уровне применения имеющихся знаний. Кроме этого, в случае сомнений в правильности решения на уроке можно воспользоваться помощью одноклассников, более подготовленных по этой теме, или же получить консультацию учителя. Наконец, разобраться со своим заданием можно по готовому решению, но при этом «цена» задания падает вдвое.

Цель:

• закрепление умений учащихся применять при решении задач уравнение состояния и газовые законы;
• развитие вычислительных навыков и умений преобразования формул;
• формирование умений логически мыслить, работать самостоятельно.

Тип урока: урок закрепления и систематизации знаний; развития практических умений.

Форма урока: игра «Дешифровка».

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний: краткий фронтальный опрос по основным формулам, физическим величинам и их единицам, применяемым для решения задач.

3. Самостоятельное решение задач в соответствии со следующими правилами:

• Решить задачу, не забывая, что каждая физическая величина должна быть выражена в СИ.
• По кодовой таблице найти букву, соответствующую ответу, и вписать ее на доске рядом с номером задачи итоговой таблицы. (Когда будут решены все задачи, на доске мы увидим поговорку.)
• Каждая задача имеет свою «цену». Если кем-то будут правильно решены 3 задачи на нахождение разных физических величин, его ждет приз. Того, кто первым угадает поговорку, тоже ждет приз.
• Помощники (на каждом ряду один) могут предложить воспользоваться карточкой-инструкцией с решением задачи, при этом «цена» ее уменьшается наполовину.
• В каждом индивидуальном конверте имеется таблица с десятичными приставками физических единиц, кодовая таблица, задачи, предлагаемые для самостоятельного решения.

4. Подведение итогов урока, домашнее задание.

Кодовая таблица

Десятичные приставки

Задачи

1. Газ, находящийся в баллоне под давлением р₁ = 2,0 кПа, охладили от температуры Т₁ = 300 К до Т₂ = 270 К. Какое будет давление р₂ после охлаждения? (5 баллов)

2. При сжатии газа его объем уменьшился с 8 до 5 л, а давление повысилось на 60 кПа. Найдите первоначальное давление p. (6 баллов)

3. Баллон, наполненный газом под давлением p = 2,84 МПа, находится на складе при температуре t = 7 °C. После того, как половина газа была израсходована, баллон внесли в помещение. Какова температура Tв помещении, если давление газа в баллоне через некоторое время стало равным р₁ = 1,52 МПа? (7 баллов)

4. Найдите плотность кислорода ρпри температуре t = 27 °С и давлении р = 160 кПа. (7 баллов)

5. Два баллона наполнили газом (емкость их соответственно 2·10^–2 м³ и 3·10^–2 м³) и соединили. Каково будет общее давление p в системе, если давление в первом сосуде было p₁= 10⁵ Па, а во втором p₂ = 4·10⁵ Па? Считать, что температура в баллонах одинаковая до и после соединения. (7 баллов)

6. При увеличении давления в 1,5 раза объем газа уменьшился на 30 мл. Найдите первоначальный объем V₁. (6 баллов)

7. Какова была первоначальная температура воздуха T₁, если при нагревании его на 3 К объем увеличился на 1 % от первоначального? (6 баллов)

8. Какое количество вещества nсодержится в газе, если при давлении p = 200 кПа и температуре T = 240 К его объем равен V = 40 л? (4 балла)

9. Воздух объемом V = 1,45 м³, находящийся при температуре t = 20 °С и давлении p = 100 кПа, перевели в жидкое состояние. Какой объем V₂ займет жидкий воздух, если его плотность ρ = 861 кг/м³? (6 баллов)

10. В сосуде объемом V = 2,0 м³ находится кислород при температуре t = 47 °C и под давлением p = 2,5·10⁶ Па. Определите массу кислорода m. (6 баллов)

11. На какой глубине h объем пузырька воздуха, поднимающегося со дна водоема, в 2 раза меньше, чем у поверхности? Атмосферное давление р₀ = 100 кПа. (6 баллов)

12. Какова плотность ρвоздуха (М = 29·10^–3 кг/моль) в камере сгорания дизельного двигателя при температуре t = 503 °С, если давление воздуха p = 400 кПа? (6 баллов)

13. При уменьшении объема газа в два раза давление увеличилось на 120 кПа и абсолютная температура возросла на 10 % . Каким было первоначальное давление р? (7 баллов)

14. Определите значение температуры T по шкале Кельвина, если по шкале Цельсия она равна t = –3 °С. (3 балла)

15. Когда газ, объем которого оставался неизменным, нагрели на ΔT = 30 К, его давление увеличилось на Δp = 10%. Какова начальная температура газа Т₁? (6 баллов)

16. Два сосуда, в которых содержится один и тот же газ одинаковой массы, соединены трубкой с краном. В первом сосуде давление p₁ = 4,0 кПа, а во втором — р₂= 6,0кПа. Какое давление p установится после открытия крана, если температура газа постоянна? (8 баллов)

17. В комнате площадью S = 20 м³ и высотой h = 20,5 м температура воздуха повысилась с Т₁ = 288 К до Т₂ = 298 К. Давление постоянно, p = 100 кПа. На сколько уменьшилась масса воздуха Δm в комнате? (7 баллов)

Итоговая таблица

Получается поговорка «Усердие — мать успеха».