Тема :«Лабораториум по изучению изопроцессов»
Цели: исследовать опытным путем используя оборудование «Точки роста» газовые законы.
Задачи:развиватьнавыкисамостоятельнойиисследовательскойработы,анализасвоейработы, взаимоконтроля,развиватьустнуюречь,сцелью развитияпознавательногоинтересаучащихся; формироватьумениеприменятьполученныезнаниянапрактике; формироватьспособностикпозитивномусотрудничеству.
Формыорганизациипознавательнойдеятельности:
фронтальная;
групповая;
индивидуальная
Техническое обеспечение: мультимедийный проектор, компьютер,, презентация «Газовые законы», карточки-задания, оборудование «Точки роста» датчики давления и температуры.
ХОДУРОКА
Организационныймомент.(1мин)
Здравствуйте ребята, уважаемые гости, садитесь пожалуйста!
Сегодня на занятии мы с вами вспомним выдающихся ученых, которые внесли вклад в развитие молекулярной физики. Вы узнаете почему из крана иногда течет «молочная вода», в чем польза зевоты и многое другое. Как вы думаете какова тема нашего занятия? Сегодня мы проведём лабораториум по изучению изопроцессов.
Рефлексия эмоционального состояния.
Но в начале нашего занятия мне бы очень хотелось узнать ваше настроение.Актуализациязнаний.(2мин):
Сейчаспредлагаю вам посмотреть ряд экспериментов.
Демонстрация опытов : Попробуйте объяснить (опыты проводит ученик 11 класса)
опыт “Картезианский водолаз”
Оборудование: пластмассовая бутылка 1,5 л, заполненная водой с крышкой; медицинская пипетка, заполненная подкрашенной водой.
Опыт1: Бутылка наполненная водой внутри которой плавает пипетка. Закроем плотно колбу крышкой и возьмем колбу в руки – пипетка погружается, уберем руки пипетка всплывает объясните действие пипетки.
Какой параметр остаётся постоянным?
опыт “Шар в банке”.
Оборудование: стеклянная банка на 2 л, воздушный шарик, горячая вода, пустой сосуд.
Опыт2: в пустую стеклянную банку наливаем горячей воды и держим там 1-2 мин, затем выливаем ее в пустой сосуд. Банку накрываем надутым воздушным шариком и наблюдаем как шарик втягивается в банку.
Какой параметр остаётся постоянным?
Чтобы объяснить эти опыты необходимо рассмотреть газовые законы. Я предлагаю вам побывать в роли экспериментаторов и исследовать газовые законы.
Для групповой работы класс делится на две группы .
Выполнение лабораторной работы
Работая с оборудованием «Точка Роста»,каждаягруппа исследует газовый закон последующемуплануисследования:
определение постоянного параметра;
формулазакона,названиезакона;
историческаясправка; (сообщение)
графическоеизображениепроцесса;
В ходе выполнения и выслушивания отчётов вам необходимо заполнить таблицы.
Инструктаж по ТБ
1.Будьте внимательны, дисциплинированны, осторожны.
2. Располагайте приборы , материалы, оборудование на рабочем месте в порядке.
3.Не держите на рабочем столе предметы, не требующиеся для выполнения задания.
4.Перед тем, как приступить к работе тщательно изучите её описание, уясните ход её выполнения.
5.Аккуратно обращайтесь с сосудами, наполненными водой, со стеклянной посудой.
6.Осторожно обращайтесь с пробирками с горячей водой.
Приступаем к выполнению лабораторной работы.
группа.I.Изотермическийпроцесс (Закон Бойля - Мариотта)
Процессизменениясостояниясистемы макроскопическихтел(термодинамическойсистемы)припостояннойтемпературеназываютизотермическим(«изос»-равный;«термос»- теплый)
pV=const
T;Т= const,рV=const
Историческая справка:этот закон экспериментально был открыт в 1662 ганглийским ученым Р.Бойлем и независимо от него несколько позже в 1676 гфранцузскимфизикомЭ.Мариоттом.
Поэтомуононоситназвание законаБойля–Мариотта.
Цель работы: экспериментально проверить справедливость закона Бойля–Мариотта путём сравнения параметров газа в двух термодинамических состояниях.
Оборудование: лабораторный набор «Точки роста»(датчик давления и датчик температуры) , шприц с подвижным поршнем.
Теоретическое обоснование
Закон Бойля–Мариотта p1V1 = p2V2 определяет взаимосвязь давления и объёма газа данной массы при постоянной температуре. Чтобы убедиться в справедливости закона, достаточно измерить давления p1 и p2 газа и его объёмы V1 и V2 в двух состояниях. Объём можно выражать в СИ, т.е. в кубических метрах, а давление – в мм рт.ст.
2. группа Изобарныйпроцесс(закон Гей - Люссака)
Процессизменениясостояниятермодинамическойсистемыпри постоянном давлении называют изобарным(греч.сл.«барос»-тяжелый,вес)
V/T=const Р= const
Историческаясправка:этотзаконбылустановленэкспериментальнов1802 г. французским физиком Ж. Гей-Люссаком и носит название закона Гей-Люссака.
Вывод: Изобарный процесс в идеальном газе подчиняется закону Гей-Люссака:
Для газа данной массы отношение объема газа к его температуре постоянно, если давление газа не меняется. Формулу закона можно записать иначе где - параметры газа в разные моменты времени.
3 группа.III.Изохорныйпроцесс (Закон Шарля)
Процессизменения состояниятермодинамической системыприпостоянномобъеменазываютизохорным(греч.сл.«хорема»-вместимость).
Историческаясправка:этотгазовыйзаконбылустановленв1787гфранцузскимфизикомЖ.ШарлеминоситназваниезаконаШарля.
=const,V = const
Давайте теперь вернёмся к нашим опытам и попробуем объяснить их с точки зрения МКТ используя газовые законы.
Объяснение опытов: когда ведущий берет мягкую бутылку в руки, он ее сдавливает. Это приводит к увеличению давления внутри бутылки и уменьшения объема пузырька воздуха в пипетке, т.е. по закону Бойля-Мариотта увеличение давления на газ(воздух в пипетке) приводит к уменьшению объема этого воздуха (сжатию). При этом уменьшается сила Архимеда и пипетка тонет. Меняя нажим на бутылку, ведущий имеет возможность изменять эту силу и управлять глубиной погружения пипетки. Для этого принципиально важно, чтобы бутылка была герметично закрыта.
Объяснение: при нагревании воздух в банке расширился, и его часть вышла из банки. При охлаждении воздух в банке сжимается, и шарик заполняет пустое место в банке под действием атмосферного давления, которое на протяжении всего опыта не менялось – закон Гей- Люссака
А где же применяется закон Шарля? ( изохорный процесс)
Закон Шарля используется при проектировании и работе с воздушными шариками, где важно понимать, как изменение температуры влияет на объем газа в шаре.
Производство и химическая промышленность: Закон Шарля применяется при контроле температуры в реакторах и при расчете объемов газов, необходимых для различных процессов.
Объяснение: Во время нагревания вода расширяется, превращаясь в газ – пар. Когда мы закрыли банку крышкой, воздух внутри остался под таким же давлением, как окружающая атмосфера. Охлаждая ёмкость извне, мы заставили пар превращаться обратно в воду. Его давление понизилось, позволяя большему давлению воздуха внешней атмосферы раздавить банку.
Решение задач.
Я предлагаю вам попробовать себя в роли учителя. Пред вами «черный ящик», в котором находятся интересные задания. Вы достаете по одной карточке с вопросом и зачитываете его, а затем спрашиваете любого из ваших товарищей. Вопросы непосредственно связаны с нашей темой.
Почему при надувании щек увеличивается давление и объем, ведь это противоречит закону Бойля-Мариотта? (В данной задаче закон Бойля-Мариотта не применим, т.к. m ≠ const)
Почему при выливании воды из медицинской грелки не слышно такого «булькания», как при выливании воды из стеклянной бутылки? ( По мере вытекания воды из стеклянной бутылки объём, находящегося над водой воздуха возрастает, согласно закону Бойля-Мариотта, давление уменьшается. Когда разность давлений снаружи и внутри становится достаточно большой, некоторая «порция ) воздуха, т.е. воздушный пузырёк, прорывается внутрь бутылки, создавая характерное «булькание»,. Давление внутри бутылки при этом несколько возрастает. Через некоторое время процесс повторяется. Если же стенки сосуда, из которого вытекает вода, не являются жёсткими, то по мере вытекания воды атмосферное давление сплющивает этот сосуд. Давление внутри сосуда остаётся практически равным атмосферному и «булькание» не возникает.)
Какая польза в зевании? (Зевота(глубокий затяжной вдох и короткий выдох при широко открытом рте) – это рефлекторный акт, являющийся признаком усталости или нехватки кислорода. Однако наряду с проявлением дискомфортного состояния зевота выполняет и защитную функцию для организма. Во время зевания дыхательные пути расширяются, лицевые и челюстные мышцы расслабляются, после чего наступает короткая пауза, во время которой весь организм отдыхает. Следовательно, зевота помогает уставшему организму дольше находиться в состоянии бодрствования.)
Объясните для чего, перед использованием медицинской банки внутрь ее вносят горящий, смоченный спиртом, ватный тампон? (В результате нагревания давление внутри банки увеличивается , а в приложенной к телу остывающей медицинской банке давлении воздуха становится меньше атмосферного и поэтому нагретая медицинская банка «присасывается» к телу. Согласно закону Шарля.)
Иногда из водопроводного крана вода вытекает белая, как молоко. Чем это объясняется? (Воздух растворяется в воде тем лучше, чем больше давление и ниже температура. Когда вода вытекает из крана наружу, давление понижается, а температура повышается, часть воздуха выделяется в виде мелких пузырьков – вода принимает молочно-белый цвет.)
Как изменяется сила, выталкивающая из воды воздушный пузырек, когда он поднимается со дна водоема на поверхность? (Выталкивающая сила пропорциональна объему пузырька, когда пузырек всплывает, выталкивающая сила увеличивается, т.к. объем пузырька возрастает. )
Почему от горящих поленьев с треском отскакивают искры? (Воздух, содержащийся в дереве с возрастанием температуры расширяется, соответственно разрывает волокна дерева и они отскакивают в разные стороны.)
Иногда, из бутылки, наполненной газированной водой, вылетает пробка, если бутылка поставлена в теплое место. Почему? (С увеличением температуры растворимость газов уменьшается, что приводит к увеличению объема, а следовательно к повышенному давлению внутри закрытой бутылки и пробка вылетает.)
Почему баллоны со сжатым газом взрывоопасны, а труба воды под большим давлением взрывобезопасна?(При взрыве трубы с водой давление практически мгновенно падает и не может принести больших разрушений, а при взрыве баллона с газом резко увеличивается объем из-за понижения давления, а следовательно осколки приобретают большие скорости и наносят существенные повреждения.)
Почему в зданиях выше десятого этажа не используют газовое оборудование? (По магистралям газопровода газ поступает с низким давлением, поэтому в целях безопасности выше десятого этажа газовое оборудование не устанавливают.)
Подведение итогов занятия.
На сегодняшнем занятии была проделана огромная работа по обобщению ваших знаний по теме газовые законы, вы выступили в роли экспериментаторов и проверили на опыте газовые законы. На каждую букву слова Изопроцесс вам необходимо придумать существительное ,прилагательное или глагол, связанные с нашей темой, или чтобы эта буква входила в состав слова и выскажите своё мнение почему именно это слово .
. Рефлексия эмоционального состояния.
А теперь давайте посмотрим на кокой ноте мы заканчиваем наше сегодняшнее занятие.Снова обратимся к карточкам. Красный квадрат - «хуже не бывает», желтый – «так себе», зеленый - «отличное» (комментарии по результату).
Окончание занятия.
Благодарю вас за активную работу и внимание. Наше занятие окончено. До свидания.
