Transcript Газовые законы

Урок физики
10 класс
тема «Газовые законы»
презентацию к уроку подготовил
учитель физики МОУ СОШ № 59
Фокина Татьяна Николаевна
?
•
•
•
•
•
•
Макроскопические параметры
Термодинамическая система
Температура
Тепловое равновесие
Уравнение состояния
Равновесные и неравновесные процессы
Газовые законы
Газ NO2
Газовые законы • Количественные зависимости между
двумя параметрами газа одной и
той же массы при неизменном
значении третьего параметра
называют газовыми законами
Законы идеальных газов
•
•
•
•
•
Закон Бойля-Мариотта
Закон Гей-Люссака
Закон Авогадро
Закон Дальтона
Закон Шарля
История открытия
Слева- Мариотт Эдм,
справа- Бойль Роберт.
История открытия его весьма поучительна. Франциск Лин (Franciscus Linus),
профессор математики в Люттихе (1 5 95-1675), не признавал, чтобы воздух, столь подвижное и
легкое вещество, мог поддерживать ртутный столб в барометрической трубке, хотя
ученик Галилея Евангелиста Торричелли (1608-1647) несомненно доказал, что именно
давление атмосферы есть причина этого явления. До того времени все допускали, что природа не
терпит пустоты (horror vacui) и что поэтому в пустые трубки устремляется ртуть, вода и вообще
всякие жидкости. Когда же оказалось, что вода в трубке следует за поршнем насоса только до
высоты несколько более 30 футов, то Галилей положил, что боязнь пустоты имеет предел. Лин
же объяснял, что ртуть держится в трубке невидимыми нитями (funiculus) и что он сам
чувствовал эти нити, когда закрывал пальцем верхнее отверстие трубки, которая была потом
наполнена ртутью и опрокинута нижним концом в чашечку со ртутью же; при этом ртуть в
достаточно длинной трубке опускалась, но останавливалась на известной высоте. Такое
толкование опыта Торричелли Лином побудило Бойля сделать несколько новых опытов, которые
им описаны в его "A defense of the doctrine touching spring and weight of the air" (Лондон, 1662).
Процесс изменения
состояния
термодинамической
системы при
постоянной
температуре называют
изотермическим
Закон Бойля-Мариотта
Закон Бо́йля — Марио́тта — один из основных газовых законов,
открытый в 1662 году Робертом Бойлем и независимо
переоткрытый Эдмом Мариоттом в 1676 году. Закон является
частным случаем уравнения состояния идеального газа.
Закон Бойля — Мариотта гласит:
При постоянной температуре и массе идеального газа
произведение его давления и объема постоянно.
В математической форме это утверждение записывается
следующим образом
pV = const,
где p — давление газа; V — объём газа.
В данном законе газ рассматривается, как идеальный. На самом
деле, все газы в той или иной мере отличаются от идеального. Чем
выше молярная масса газа, тем больше это отличие.
Закон Бойля-Мариотта
на практике
• Убедиться в справедливости
закона Бойля-Мариотта
можно с помощью прибора,
изображенного на рисунке.
Герметичный
гофрированный сосуд
соединен с манометром,
регистрирующим давление
внутри сосуда. Вращением
винта можно менять объем
сосуда. Об объеме можно
судить с помощью линейки.
Меняя объем и измеряя
давление, можно заметить,
что уравнение pV = const
выполняется.
Абсолютная
температура
•Т= t + 273
Графическое описание
закона
•
Т1
Т2
Т3
История открытия
Жозе́ф Луи́
Гей-Люсса́к
Гей-Люссак открыл закон чисто опытным путем. Он не стремился при
выводе этого закона изучить всевозможные газовые реакции, а
ограничился их сравнительно небольшим числом. На основе этих
данных ученый сформулировал закон и сделал из него выводы. Так,
измерив объемы взаимодействующих газов, Гей-Люссаку удалось
правильно установить состав аммиака и пяти оксидов азота.
Ученый, сопоставив формулировку закона с результатами,
полученными другим путем, нашел, что его закон подтверждается. Он
смог опереться и на материалы, полученные другими
исследователями. Например, он использовал известные определения
плотности газов и соответственно соединительные веса не
газообразных веществ.
Процесс изменения
термодинамической
системы при постоянном
давлении называют
изобарным
Закон Гей-Люссака
Закон Гей-Люссака — закон пропорциональной зависимости
объёма газа от абсолютной температуры при постоянном
давлении, названный в честь французского физика и химика
Жозефа Луи Гей-Люссака; впервые опубликовавшего его в 1802
году.
Уравнение:
Где a – температурный коэффициент объемного расширения.
Температурный коэффициент объемного расширения a численно
равен относительному изменению объема газа при изменении его
температуры на 1 °C.
Объем газа определенной массы согласно уравнению при
постоянном давлении меняется линейно при изменении
температуры.
Закон Гей-Люссака
на практике
При постоянном
давлении объём
постоянной массы газа
пропорционален
абсолютной
температуре
p = const V ~ T
Мультипликация,
представляющая зависимость
объёма газа от температуры.
𝑉1
𝑇1
=
𝑉2
𝑇2
Графическое описание
закона
•
р1
?
р2
?
р3
История открытия
Амедео Авогадро
Импульсом к активным экспериментам в области химии для Авогадро
послужило открытие Гей-Люссаком газовых законов.
Авогадро в своих трудах пользовался понятием молекула газа, которое, в
современной терминологии, включало в себя одновременно понятия
атом и молекула.
Первая работа, в которой он изложил эту гипотезу, была напечатана
Авогадро в «Journal de Physique par Delamétherie» в 1811 г. (73, р. 58); там же
напечатана и вторая его работа (1814г.), посвящённая тому же вопросу.
Гипотеза эта при своём появлении вызвала возражения и, не получив
надлежащей оценки, вскоре была почти забыта. Лишь много лет
спустя, благодаря особенно Жераруи Канниццаро и тем следствиям,
которые вытекали из гипотезы Авогадро, она стала законом Авогадро,
который, вместе с положениями термодинамики, лёг в основу
теоретической химии.
Закон Авогадро
Закон Авога́дро — одно из важных основных
положений химии, гласящее, что «в равных объёмах
различных газов, взятых при одинаковых температуре
и давлении, содержится одно и то же число молекул».
Было сформулировано еще в 1811 году Амедео
Авогадро (1776-1856), профессором физики в Турине.
Следствие из закона Авогадро:
Один моль любого газа при одинаковых условиях занимает
одинаковый объём.
В частности, при нормальных условиях, т. е. при 0 °C
(273К) и 101,3 кПа, объём 1 моля газа, равен 22,4 л. Этот
объём называют молярным объёмом газа Vm.
Закон Дальтона:
Давление смеси химически не
взаимодействующих
идеальных газов равно сумме
парциальных давлений.
Закон Дальтона
Закон Дальтона- это физический закон, определяющий
давление и растворимость смеси газов.
Сформулированы Джоном Дальтоном в начале XlX века.
Давление, которое имел бы каждый из газов,
составляющих смесь, если удалить из сосуда остальные
газы, называется парциальным
С точки зрения молекулярно-кинетической теории закон
Дальтона выполняется потому, что взаимодействие между
молекулами идеального газа пренебрежимо мало. Поэтому
каждый газ оказывает на стенку сосуда такое давление, как
если бы остальных газов не было бы.
История открытия
Джон
Дальтон
Закон сложения парциальных давлений был
сформулирован в 1801 году. При этом
правильное теоретическое обоснование,
основанное на молекулярно-кинетической
теории, было сделано значительно позже.
Закон Дальтона на
практике
Поместим в бутылку закупоренную пробирку с эфиром. Бутылку
закроем пробкой со стеклянной трубкой, присоединенной к ртутному
манометру. При закупоривании бутылки в ней находился атмосферный
воздух, и уровни ртути в обоих коленах почти одинаковы. Затем резко
встряхнем бутылку, чтобы пробирка разбилась. Мы увидим, что ртуть в
манометре начнет подниматься. Через несколько минут установится
разность уровней, равная понижению уровня в опыте, показанном на
рис. Изменение уровня ртути показывает, что к давлению воздуха
прибавилось давление паров эфира. Значит, равновесие между жидким
эфиром и его парами устанавливается в присутствии воздуха при том
же давлении паров эфира, что и в пространстве, откуда воздух удален.
Из того наблюдения, что давление пара эфира и в присутствии воздуха
и без него получается одинаковым, можно сделать вывод, что
количество эфира, которое испаряется в определенное пространство,
одинаково в обоих случаях при условии равенства температур
История открытия
Жак
Александр
Сезар Шарль
• Когда стали известны опыты Б.Франклина с молнией,
Шарль повторил их с изменениями - настолько
интересными, что сам Франклин приехал познакомиться с
ним и похвально отозвался о его способностях. Шарль
построил воздушный шар из прорезиненной ткани и
первым использовал для его наполнения водород. В 1783
осуществил полет на этом шаре. Исследуя процессы
расширения газов, в 1787 установил зависимость объема
идеального газа от температуры. В 1802 этот закон был
вновь открыт Ж.Гей-Люссаком.
Процесс изменения
давления газа
вызванный изменением
температуры при
постоянном объеме,
называют
изохорным
Закон Шарля
Жак Александр Сезар Шарль (12 ноября 1746,
Божанси, Луаре— 7 апреля 1823, Париж) —францезский
изобретатель и учёный.
Закон Шарля:
Давление данной массы газа при постоянном объеме прямо пропорционально
абсолютной температуре.
Из закона Шарля следует, что отношение давлений данной массы газа при
постоянном объеме равно отношению его абсолютных температур:
Закон Шарля можно записать:
где p0 –давление газа при температуре T=273 К, а коэффициент
, называемый температурным коэффициентом давления газа,
равен температурному коэффициенту объемного расширения:
Графическое описание
закона
•
V1
?
V2
?
V3