IV. Карточкамен жұмыс жасаған оқушыларлың есептерін тексеру

1. 
   Оқушыларға нақты газдар, Ван-дер Ваальс теңдеуі, аса қаныққан газ, аса қыздырылған сұйық , кризистік температура туралы түсінік беру.
   
2. 
   Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай алуға жетелеу.
   
3. 
   Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
   

1873 жылы голланд физигі Ван-дер-Ваальс егер молекулалардың қасиеттері жайлы көзқарастарды өзгертсе, яғни олардың өзара әрекеттесуіне және молекулалардың өлшемдеріне түзетулер енгізсек, онда практика мен теорияның нәтижелерінде үйлесімділікке жетуге болатынын көрсетті.

Нақты газдың бір молі үшін молекулалардың өзара тартылыс күшін ескерген кезде Менделеев –Клапейрон теңдеуі: (p+a/V²)V=RT

а түзетуі молекулалардың өзара тартылыс күшін ескереді. Бұл Менделеев-Клапейрон теңдеуіне енгізілген бірінші түзету.

Екінші түзету: (p+a/V²)(V-b)=RT – нақты газдар үшін Ван-дер-Ваальс теңдеуі.

Осы теңдеу теория мен практика арасында дұрыс үйлесімдік береді, мұның өзі осы күнгі техникалық деңгей үшін жеткіліксіз болады. Сондықтан практикада бұдан да күрделірек теңдеу пайдаланады.

V³-(b+RT/p)V²-aV/p-ab/p=0

Бұл теңдеудің графигі Ван-дер-Ваальстік изотермасы деп аталады.

АВ – қанықпаған бу.

ВС –сұйық фаза.

ВВ₁ ,СС₁ – метаорнықты күйлер.

В₁С₁ –табиғатта кездеспейтін күй.

Қисықтың жоғарғы өркеші аса қаныққан буға сәйкес келеді. Аса қаныққан буды нақты газды изотермалық түрде сығумен ғана емес, қаныққан буды салқындата отырып та алуға болады. Сондықтан аса қаныққан буды аса салқындатылған бу деп те атайды.

Изотерманың төменгі өркеші сұйықтың аса қыздырылған сұйық деп аталатын күйіне сәйкес келеді.

Кризистік күй деп тепе-теңдіктегі екі фазалық жүйенің екі фазасының да өздерінің қасиеттері бойынша тепе-тең болатын шектік күйін айтады.

1. 
   Ван-дер-Ваальс қандай түзетулер енгізді?
   
2. 
   Ван-дер-Ваальстің теориялық изотермасының тәжірибелік изотермасынан айырмашылығы қандай?
   
3. 
   Аса қаныққан газ дегеніміз не?
   
4. 
   Аса қыздырылған газ дегеніміз не?
   
5. 
   Газдың қандай күйі метеоорнықты деп аталады?
   
6. 
   Қандай температура кризистік деп аталады?
   
7. 
   Заттың кризистік күйі дегенді қалай түсінесің?
   

1. 
   Оқушыларға газдардың қасиеттері, олардың техникада қолданылуы туралы түсінік беру.
   
2. 
   Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай алуға жетелеу.
   
3. 
   Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
   

1. 
   Ван-дер-Ваальстің еңбегі қандай?
   
2. 
   Ван-дер-Ваальс қандай түзетулер енгізді?
   
3. 
   Ван-дер-Ваальс теориялық изотермаларының тәжерибелік қисықтан айырмашылығы қандай?
   
4. 
   Тәжірибелік изотермаларының АВ, ВС, СД бөліктерінде нақты газдарда қанадй физикалық процестер өтеді?
   
5. 
   Қандай газ қаныққан деп аталады?
   
6. 
   Оны қалай алады?
   
7. 
   Кризистік температура деген не?
   
8. 
   Заттың кризистік күйін қалай түсінесіңдер?
   

Газдардың қайталанбайтын ерекше қасиеттері бар. Сондықтан осы қасиеттері оалрды түрліше, техникалық қондырғыларда пайдалануға болады. Газдардың әр түрлі қысымдағы қасиеттері түрліше болады. Үлкен қысым түсірілген газ серпімді дене бодып табылады. Р. Бойль ол газды «ауа серіппесі» деп атаған.

Газдың қысымын оның массасын, көлемін немесе температурасын өзгерте отырып басқаруға болады. Газдың сығылғыштығы оның үлкен массасын аз көлемде ұстауға мүмкіндік береді. Сығылған газды құбырлар арқылы үлкен қысыммен алыс қашықтықтарда тасымалдауға болады. Сонымен қатар газдың көлемі температураға тәуелді өзгереді. Бұл қасиеті техникада пайдаланады. Сиеретілген газдың жылуөткізгіштігі нашар, онда диффузия және жылу беру процестері басқаша өтеді.

Газдардың қолданылуы:

1. Газ амортизатор ретінде қолданылады.

2. Газ қозғалтқыштардың жұмыстық денесі ретінде алынады.

3. Сиретілген газдардың қолданылуы.

• 
  Сұйық газдарды сақтайтын Дьюар ыдыстары.
  
• 
  Жоғары вакуум электронды-сәулелік түтіктерде қолданылады.
  
• 
  Элементар бөлшектердің үдеткіштерінде де жоғары вакуум жасайды.
  

1. 
   Газдарда техникада қолдануға мүмкіндік беретін, өздеріңе беліглі газдардың қасиеттерін атаңдар.
   
2. 
   Неліктен сығылған газдарды «газ серіппесі» деп атайды?
   
3. 
   Жұмыстық дене ретінде газдарды қолданатаын құралдырады тааңдар.
   
4. 
   Сиретілген газ дегенді қалай түсінесіңдер?
   
5. 
   Сиретілген газдар қайда қолданылады?
   

1. 
   Оқушылардың «Молекулалық физика және термодинамика. МКТ негіздері» тарауы бойынша алған теориялық білімдерін есеп шығару барысында қолдана білуге үйрету.
   
2. 
   Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай білуге дағдыландыру.
   
3. 
   Ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
   

1. 
   Газдарда техникада қолдануға мүмкіндік беретін, өздеріңе беліглі газдардың қасиеттерін атаңдар.
   
2. 
   Неліктен сығылған газдарды «газ серіппесі» деп атайды?
   
3. 
   Жұмыстық дене ретінде газдарды қолданатаын құралдырады тааңдар.
   
4. 
   Сиретілген газ дегенді қалай түсінесіңдер?
   
5. 
   Сиретілген газдар қайда қолданылады?
   

Егер абсолют температурасын 30%-ға азайтса, онда неон атомының орташа кинетикалық энергиясы қанша есе өзгереді?

Шешуі:

Неон атомының бастапқы күйдегі орташа кинетикалық энергиясы:

Соңғы күйде бұл энергия мынаған тең:

Энергияның өзгеру: , яғни 1,43 есе азаяды.

Т=0,7T₀

M_Ne=20ּ10^-3кг/моль





8-жаттығу. №15.

Температурасын 37⁰С-тан 40⁰С-қа арттырғанда су буы молекулаларының орташа квадраттық жылдамдығы қанша пайызға артады?

Шешуі:

Т₁ температурады су буы молекулаларының квадраттық жылдамдығы:

Т₂ температурады су буы молекулаларының квадраттық жылдамдығы: .

Т₁-ден Т₂ температураға дейін температураны арттырғанда молекулалар жылдамдығының артуы:

Изотермалық сығылу процесінде газдың көлемі ∆V₁=2л-ге кемиді. Осы кезде оның қысымы 20 %-ға артады. Егер көлем ∆V₂=4л-ге азайған болса, онда оның қысымы қанша пайызға артқанда болары еді?

Шешуі:

Бойль-Мариот теңдеуін қолданамыз:

Газдың бастапқы сығылу кезінде оның түрі мынадай болады:

Газдың қайталап сығылу кезінде теңдеудің жазылатын түрі:

Идеал газ pV₂=const заңы бойынша ұлғаяды, мұндағы р-газ қысымы, V-алатын көлемі. Егер газдың көлемін 3 есе арттырсақ оның температурасы Т₂=100 К болады, газдың бастапқы Т₁ температурасын табыңдар.

Шешуі:

pV²=const (1) теңдеуін T, V параметрлері арқылы жазайық. Менд.-Клапейрон теңдеуінен

Бұл қатынысты қысым үшін (1) теңдеуге қояйық:

=const немесе

pV₂=const

V₂=3V₁

T₂=100 K

Алыс ғарыштық байланыс үшін қалыпты жағдайдағы ауамен тотырылған, көлемі 1000 м ³ серік пайдаланылады. Метеорит серіктің корпусында ауданы 1см² тесік тудырады. Серіктің ішіндегі қысымның 1%-ға өзгертетін уақытты табыңдар. Газдың температурасы өзгермейді деп есептеңдер.

Шешуі:

Ох осіне перпендикуляр ауданы S тесіктен шығатын молекулалар массасы:

(1)





, ал болғандықтан, онда Менд. –Клапейрон теңдеуінен: , (4)-ті (3)-ке қойсақ, онда:

t-?

1. 
   Оқушылардың «Молекулалық физика және термодинамика. МКТ негіздері» тарауы бойынша алған теориялық білімдерін есеп шығару барысында қолдана білуге үйрету.
   
2. 
   Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай білуге дағдыландыру.
   
3. 
   Ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
   

Жұқа қабырғалы массасы 5 г резеңке шар азотпен толтырылған және көлге 1 м тереңдікке батырылған. Егер шар осы тереңдікте тепе-теңдік күйде болатын болса, азоттың массасын табыңдар. Атмосфералық қысым 760 мм. сын. бағ. өзенннің түбіндегі температура 4⁰С. Резеңкеде пайда болатын серпімділік күшін ескермеңдер.

Шешуі:

Шар тепе-теңдік күйде h тереңдікте орналасады, егер

-ауырлық күші,

-Архимед күші

Шар жұқа қабырғалы болғандықтан, онда оның көлемі мен онда орналсқан азоттың көлемі бірдей және

. Осыны ескергенде шардың тепе-теңдік шарты жазылады:

m₁₌5 г

h= 1м

p₀=760 мм.сын. бағ.

Бір жағы бітеу, ұзындығы 76 см түтікшені вертикаль қалыпта ашық жағымен сынабы бар ыдысқа батырады. Түтіктегі сынаптың деңгейі ыдыстағы сынаптың деңгейінен 7,6 см төмен тұруы үшін түтіктің бітеу ұшы сынап бетінен қандай қашықтықта болу керек? Атмосфералық қысым 10⁵ Па.

Шешуі:

Тепе-теңдік жағдайда түтікшенің ішіндегі ауа қысымы р атмосфералық қысым р₀ менн гидростатикалық қысымның қосындысына тең:

Тұтікшенің батуы тұрақыт температурада болады деп есепетп Бойль-Мариот заңы бойынша жазуға болады:

Екі жағы да бітеу горизонталь жатқан түтіктің ішінде ұзындығы 10 см сынап бағаны бар. Түтіктің екі жағындағы қысымы 760 мм. Сын. Бағ. Түтіктің ұзындығы 1 м. Егер түтікті вертикаль қойса, сынап бағаны қандай қашықтыққа жылжиды?

Шешуі:

Түтікшені бұрғанда температурасы өзгермейді деп санағанда былай жазуға болады:

p₁ мен p₂-ні (1) –теңдеуге қоямыз. Сонда:

Осыдан х=3 cм.

р₁ –вертикаль түтікшенің жоғары бөлігіндегі ауаның қысымы.

p₂- төменгі бөлігіндегі ауаның қысымы.

(1)

Көлемі V₁ ыдыста қысымы p₁ және температурасы Т₁ біратомды газ бар, ал көлемі V₂ ыдыста p₂ және температурасы Т₂ дәл сондай газ бар. Оларды қсоқанда ыдыстарда қандай қысым және қандай температура орнайды? Қоршаған ортамен және ыдыстардың қабырғаларымен жылу алмасуды ескермеңдер.

Ыдыстарда орналасқан газдар біратомды болғандықтан, оларды қосқанда хаостық қозғалыстың қосынды кинетикалық энергиясы өзгермейді, яғни:

1. 
   –теңдеуден .
   

V₁

V₂

p₁

Т₁

Т₂

р-?

Т-?

1. 
   Идеал газдың ішкі энергиясы, көп атомды газдың ішкі энергиясы,ішкі энергияны өзгерту тәсілдері туралы түсінік беру.
   
2. 
   Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай алуға жетелеу.
   
3. 
   Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
   

Дененің ішкі эенргиясы оның барлық микробөлшектерінің сол дененің массалар центріне қатысты хаостық қозғалысының кинетикалық энергиясы мен өзара әрекеттесу, яғни потенциалдық энергиясының қосындысына тең болады.

Идеал газдың ішкі энергиясы:

Көп атомды газдың ішкі энергиясы дегеніміз – серпімді шариктер деп қарастыруға болатын молеклалардың ілгерілмелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы.

Екі атомды идеал газдың ішкі энергиясы молеклалардың ілгерілмелі қозғалысының кинетикалық энергиясы мен айналмалы қозғалысының кинетикалық энергиясының қосындысына тең.

Үш атомды идеал газдың ішкі энергиясы:

Бір күйден екінші күйге өткен кезде термодинамикалық жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі сыртқы күштердің жұмыс мен жүйеге берілген жылу мөлшерінің қосындысына тең және ол осы өтудің қалай іске асатынына тәуелсіз.

∆U=Q-А немесе Q=∆U +А – термодинамиканың І заңы.

Ішкі энергия термодинамикалық жүйенің күйін сипаттайтын функция да, ал жұмыс пен жылу мөлшері қандай да бір процестің нәтижесінде жүйенің ішкі энергиясының өзгерісін сипаттайтын шамалар болып табылады.

Жұмыс пен жылу мөлшері жүйенің ішкі энергиясының өзгерісінің мөлшері болып табылады.

ІV. Пысықтау.

V. Есептер шығару. Рымкевич есептер жинағынан: №619, № 620,

VI. Қорытындылау. Бағалау. Үйге тапсырма: §§5.1. 5.2. №615, №316, № 617, №618.

10-сынып.

Сабақ тақырыбы:§5.3. Механикадағы және термодинамикадағы жұмыс.

Сабақ мақсаты:

• 
  Оқушыларға термодинамикадағы жұмыс туралы түсінік беру.
  
• 
  Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай алуға жетелеу.
  
• 
  Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
  

• 
  Ішкі энергия деген не?
  
• 
  Заттың микроқұрылымы тұрғысынан алғанда ішкі энергия нені білдіреді?
  
• 
  Дененің ішкі энергиясын өзгерту үшін дене молеулаларының қандай параметрлерін өзгерту керек?
  
• 
  Идеал газдың берілген массасының ішкі энергиясы оның температурасына қалай тәуелді?
  
• 
  Зат мөлшерін азайтса, идеал газдың ішкі энергиясы өзгере ме?
  
• 
  Неліктен идеал газдың ішкі энергиясы газ молекуласындағы атомдар санына тәуелді болады?
  
• 
  Газдың ішкі энергиясын қалай өзгертуге болады?
  
• 
  Жылу мөлшері дегеніміз не?
  
• 
  Жұмыс деген не?
  
• 
  Жылу мөлшерінің, жұмыстың ішкі энергиямен байланысы қандай? Осы физикалық шамалардың ұқсастығын және айырмашылығын түсіндіріңдер.
  
• 
  Жүйені сипаттайтын қандай физикалық шамаларды күй функциялары деп қарастыруға болады?
  

Механикада макроскопиялық денелердің қозғалысы қарастырылады. Егер күштің әрекетінен дене орын ауыстырса, онда шамасы:

Термодинамикада дененің тұтастай қозғалысы емес, макроскопиялық дененің ішіндегі дара микробөлшектрдің бір-біріне қатысты салыстырмалы орын ауыстырулары қарастырылады.

Газдың атқаратын жұмысы:

Газ көлемі өзгергенде ғана жұмыс атқарылады.

Егер , онда газ оң жұмыс атқарады. Бұл жағдайда газдың өзі жұмыс атқарады.

Егер, онда газдың жұмысы теріс болады. Сыртқы күш жұмыс жасайды.

1. 
   формула бойынша газдың тұрақты қысымда атқарған жұмысын ғана, яғни изобаралық процесс кезінде атқарылатын жұмысты есептеуге болады.
   

Демек газдың атқаратын жұмысы болып жатқан процеске тәуелді.

• 
  Оқушыларға жылу берілу, жылу мөлшері ұғымдарын қалыптастыруды жалғастыру, калориметр құрылысы, жылулық құбылыстарды зерттеудегі калориметрлік тәжірибелердің рөлі, жылу баланс теңдеуі туралы түсінік беру.
  
• 
  Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай алуға жетелеу.
  
• 
  Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
  

• 
  Газдың атқаратын жұмысының формуласын қорытып шығарыңдар.
  
• 
  Қай жағдайда газ оң, қай жағдайда теріс болады?
  
• 
  Үш процесс берілген: изохоралық, изобаралық, изотермалық. Қандай процесс кезінде газдың атқаратын жұмысы көлемнің өзгерісі кезінде максимал және минимал болады?
  

Оқушыларға сұрақтар беру арқылы 8- сыныпта жылу мөлшері, жылу берілу туралы ұғымдар еске түсіріліп, жалғастырылады.

Калориметрге су құйып, оның массасын m ₁және t ₁ температурасын өлшейміз. Сосын оған массасы m₂ және температурасы t ₂су құямыз. Біраз уақыт өткеннен кейін жылулық тепе-теңдік орнайды.

Тәжірибе барысында мына теңдік орындалады:

(1)
2-тәжірибе.

Массасы m ₁және температурасы t ₁ суға массасы m₂ және температурасы t₂ >t₁ мыс денені саламыз. Белгілі бір уақыт өткеннен кейін жылулық тепе-теңді орнайды. Бірақ енді массалар мен температуралар арасындағы байланыс басқа, (1) теңдіктің оң жағында k коэффициенті пайда болады:

Жылу алмасу кезінде қызған дененің берген жылу мөлшері салқын дененің алған жылу мөлшеріне тең болады.

• 
  Оқушыларға жылу мөлшері ұғымдарын қалыптастыруды жалғастыру, жылу сыйымдылық туралы түсінік беру.
  
• 
  Оқушыларды өз бетімен ғылыми ой қорытындыларын жасай алуға жетелеу.
  
• 
  Оқушылардың ғылыми дүниетанымын қалыптастыру, жауапкершілікке, тиянақтылыққа, еңбекқорлыққа тәрбиелеу.
  

• 
  Жылу берілу дегеніміз не?
  
• 
  Жылу берілу түрлерін атаңдар.
  
• 
  Жылу берілу механизмін түсіндіріңдер.
  
• 
  Калориметрдің құрылысы қандай және ол не үшін керек?
  
• 
  Жылулық құбылыстарды зерттеуде калориметрдің рөлі қандай?
  
• 
  Жылу баланс теңдеуі нені білдіреді?
  

Заттың меншікті жылу сыйымдылығыдегеніміз –температурасын 1 К-ге жоғарылату үшін дененің бірлік массасына қанша жылу мөлшерін беру керек екенін көрсететін физикалық шама.

Өлшем бірлігі 1 Дж/кгּК.

Тұтас дененің жылулық қасиеттерін сипаттау үшін –дененің жылусыйымдылығын С пайдаланады.

Өлшем бірлігі 1Дж/К.

Заттың бір молінің жылу сыйымдылығы мольдік жылу сыйымдылық деп аталады.