Идеал газ тақырыбы

Сәлеметсіздер ме Құрметті Студенттер!

Сабақтың тақырыбы: Идеал газ. Газдардың молекулалық-кинетикалық теориясының негiзгi теңдеуi.

Сабақтың мақсаты: Молекулалы-кинетикалық теория негіздерін түсіндіру.

Газдардың молекулалық кинетикалық теориясының негiзгi қағидалары және оның тәжiрибелiк дәлелдемелерiне сипаттама беру.

1. Идеал газ.

2. МКТ-ның негізгі қағидалары. Молекулалардың өлшемдері. Броундық қозғалыс.

Реал газдарды танып, оқып білу үшін идеал газ үлгісін қарастырамыз. Негізінен физикада идеал газдың екі анықтамасы бар: термодинамика және молекула-кинетикалық.

Термодинамикадағы анықтамасы бойынша идеал газ дегеніміз температура тұрақты болғанда, белгілі массада газдың қысымы оның көлеміне кері пропорциоиал болатын газ.

Молекула-кинетикалық көзқарас бойынша идеал газ деп молекулалары материялық нүкте болып табылатын, өзара әсерлесетін, соқтығысқан кезде абсолют серпімді соқтығыс болатьш газды айтады. Газ молекулаларының арасында жылулық тепе-тендік орнағанда ғана идеал газ деп айтуға болатынын оқушыларға ескерту қажет.

Идеал газ үлгісінің қодцанылу шегі - өте жоғарғы қысымда және өте төменгі температурада қолдануға болмайды.

Егер газ сығылса, оның тығыздығы артады және молекулалардың арасындағы қашықтық кішірейеді, олардың соқтығысуы көбейеді, әрі бір-бірімен әсерлесуі артады. Мұндай жағдайда молекулалардың өлшемін ескермеуге болмайды. Ал газдың қысымы тек молекулалардың соқтығысуынан ғана емес, олардың өзара әсерлесуіне де байланысты. Егерде газдың қысымы 10⁸ Па-дан артса, онда Бойль-Мариот заңынан көп ауытқу болатыны эксперименттен белгілі. Өте төменгі температурада осындай жағдайлар болады.

Идеал газ үғымын қалыптастыруға қайталау сабақтарында жалпы жоспарды пайдалануға болады.

6-кесте

"Идеал газ" үғымын қалыптастыруга арналған жалііы жоспар

Нысанның жалпы сипаттамасы.

Молекулалар арасындағы өзара әсер өлшеусіз өте аз және молекулалардың кинетикалық энергиясы өзара әсерлесудің потенциалдық энергиясынан әлдеқайда көп болатын газ.

2. Қандай басқа нысаналарға кіреді

Ауасы сиретілген барлық физикалық құралдарға кіреді.

3. Қандай нысаналардан тұрады

Бір-бірінен алшақ орналасқан молекулалар немесе атомдардан тұрады.

4. Пайда болу шарттары

Нақты газды сирету арқылы аламыз.

5. Нысананыңфизикалыққасиеттері

1. Сиретілген газды идеал газ ретінде тек жылулық тепе-теңдік болғанда ған қарастыруға болады.

2. Идеал газ ретінде аз қысымдағы, қалыпты температурадағы газды алуға болады.

6. Сапалық сипаттамалары

1. Идеал газ молекулалары немесе атомдары бір-біріиен алшақ орналасады.

2. Идеал газдың молекулалары иемесе атомдары озара осерлеспейді.

3. Олар соқтығысқан кезде деформацияланбайды.

7. Үлгі

Газ бей-берекет қозғалыста болатын материялық нүктелерден тұрады, соқтығысқан кездесерпімді шаралар сияқты әсерлеседі.

8. Нысананы сипаттайтын негізгі

9. Оның мүмкін күйлері

Т=const болғандаР V =const

Р =const болғанда=const

V=constболғанда=const

10. Онымен отетін қүбылыстар

Изопроцестер: изотермдік, изобарлық, изохорлық.

11. Практикада қолданылуы

1. Реал газдардағы өтетін ор түрлі процестерді жоне оның макро-микро параметрлерін өзара байланыстыру үшін идеал газ қолданылады.

2. Ішінен ауасы сорылған физикалық құралдарда пайдаланылады.

2.МКТ-ның негізгі қағидалары. Молекулалардың өлшемдері. Броундық қозғалыс.

Зат құрылысының МКТ негізі ретінде әрқайсысы тәжірибе жүзінде дәлелденген үш қағида алынады: 1) зат ұсақ бөлшектерден тұрады; 2) бұл бөлшектер бір-бірімен өзара әсерлеседі; 3) бөлшектер үнемі қозғалыста болады.

XIX ғасырдың аяғында көптеген ғалымдар молекула мен атомның нақты бар екеніне күмән келтіреді. Мысалы, Людвиг Оствальд былай дейді: «Атом мен молекула тек кітапхана шаңдарында ғана болады».

Бөлшектердің екі түрін молекула (корпускула) мен атом (элемент) анықтаған алғашқы ғалым М.В.Ломоносов (1711-1765ж.) екенін оқушылардың есіне түсіріп айта кеткен жөн. Оның болжамы бойынша корпускула біртекті және әртекті болып бөлінеді. Және де М.В.Ломоносов жылуды затты құрап тұрған бөлшектердің айнымалы қозғалысы ретінде қарастырады.

1) Молекулалардың өлшемін ең алғаш рет Рэллейдің жасаған тәжірибесіі-іен көруге болады: Мұнда үлкен ыдысқа құйылған зәйтүн майының жайылуын қарастырып молекуланың диаметрі анықталады.

2) Молекулалардың массасыи француз ғалымы Ж.Пэрреннің (1870 -1943 ж.) жасаған тәжірибесінен анықтауға болады (суда шайыр тамшысы ауадағы молекулар сияқты қозғалыста болады). Перрен 0, 0001 см эмульсия қабатындағы шайыр тамшыларының санынмикроскоп арқылы санаған м биіктікте ыдыс түбімен салыстырғанда тамшылар саны екі есеге азайған. Осы заңдылықты ауадағы оттегі молекулаларына қолданып, оттегі молекуласының массасын анықтады.

Мұнда кг шайырдың бір тамшысының массасы. Н =5 км атмосфераның биіктігі. Шамалардың мәндерінде оттегімолекуласының массасы кг екендігін есептеп тапқан.

Қазіргі кезде молекулаиың массасы өте дәлдікпен анықталған. Мысалы, оттегі молекуласының массасы , сутегі молекуласыньщ массасы кг.

3) Молекуланың жылдамдығын Штерн 1920 жылы анықтаған Молекула 1 секундта 500 метр жер жүреді. Штерн тәжірибесініі: үлгісін "Айналмалы диск" арқылы көрсетуге болады.

4) Зат мөлшері үғымдары енгізіліп,формуласы беріледі.;

және; - мольдік масса. БХБЖ зат мөлшері мольмен өрнектеледі. Бір моль бұл массасы 0,012 кг көміртегіндегі қанша атом болса, сонша молекуласы немесе атомы бар заттың мөлшері. Кез келген заттың 1 моліндегі атомдар, иондар немесе молекулалар саны бірдей. Бір молдегі атомдар саны N_А деп белгілейді және оны итальян ғалымы (XIX ғасыр) құрметіне Авагадро тұрақтысы деп аталады және N_Амол^-1 тең.

5) Заттың молдік массасы деп бір мольдің мөлшерінде алынған

заттыңмассасынайтамыз. Ал - заттың массасы.

Мольдік масса былай анықталады: мұндағы - -заттыңсалыстармалымассасы. Затгағымолекулаларсаны мынаформулаларменанықталады

Молекулалардың қозғалыста болатынын Броунның (ағылшын ботанигі) бақылауларын айта отырып түсіндіру керек. Ол кезде Броундық қозғалысқа дұрыс түсініктеме берілмеген еді, тек 80 жылдан кейін А.Эйнштейн (1905 ж.) және М. Смолуховский (1909 ж.) теория жүзінде түсіндірді, ал Ж. Перрен эксперимент жүзінде дәлелдеп берді.

Броундық қозғалысты бақылаудан шығатын қорытындылар:

а) қалқыған броундық бөлшектердің қозғалысы молекулалардың соқтағысқанынан пайда болады;

ә) броундық бөлшектердің қозғалысы үздіксіз және бейберекет қозғалыста болады, ол сол заттың қасиеттеріне тәуелді;

б) қалқыған бөлшектердің броундық қозгалысы молекулалардың қозғалысын көрсетеді;

в) бөлшектердің броуңдық қозғалысы молекулалардың бар екенін, олардың үнемі бей-берекет қозғалыста болатынын дәлелдейді.

Қазіргі кезде молекулалардың бар екеніне ешкім күдік тудырмайды. Техниканың өсіп жетілуіне байланысты, электрондық микроскоптар ірі молекулаларды бақылауға мүмкіндік туғызды.

Заттың салыстармалы молекулалық массасы М_r берілген зат молекуласы массасының көміртек атомы массасының 1/12 бөлігінен қанша есе артық екенін көрсететін физикалық шаманы айтады.

Зат мөлшері дегеніміз – берілген молекулалар саны 12 г көміртектегі атомдар санынан қанша есе артық болатынын көрсететін физикалық шама:

Зат мөлшерін мольмен өлшейді.

1 моль дегеніміз – 12 г көміртекте қанша атом болса, сонша молекуласы бар заттың мөлшері.

Заттың мольдік массасы дегеніміз бір мольдің мөлшерінде алынған заттың массасы.

Микробөлшектер әлемінде заттың бір көлемінде қанша бөлшек бар екенін көрсететін шама – молекулалар концентрациясы деп аталады:

Температуралық шкалалар:

1. Фаренгейт шкаласы.

2. Реомюр шкаласы.

3. Цельсий шкаласы.

Абсолют температуралар шкаласы. Абсолют тік температура Цельсий шкаласы бойынша температурамен мынадай байланыста болады:

Идеал газ дегеніміз – молекулалары шексіз аз көлем алатын серпімді шариктер болып табылатын және өзара әрекеттесуі тек олардың бір-бірімен тікелей немесе ыдыстың қабырғасымен соқтығысуы кезінде ғана білінетін газ болып табылады. Макродененің күйі мен ондағы микробөлшектердің қасиеттерінің арасындағы газдың өзі тұрған ыдыстың қабырғаларына түсіретін орташа қысымын есептеу арқылы тағайындаған тиімді.

МКТ негізгі теңдеуі

Бұл теңдеу:Макро және микродүниелерді байланыстырып тұрады.

1. Тәжірибе арқылы алынған барлық газ заңдарын теориялық жолмен алуға мүмкіндік береді.

2. Микроәлемде өтіп жатқан процестер жайлы ақпарат береді.

Негізіг теңдеуді былай да жазуға болады:

Осыдан газ қысымының бірлік көлемдегі молекулалардың ілгерілмелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясына, яғни кинетикалық энгергияның тығыздығына пропорционал екені шығады.

Бақылау сұрақтары:

1. Заттың салыстармалы молекулалық массасына сипаттама беріңіз.

2. Зат мөлшері дегеніміз не?

3. Заттың мольдік массасы дегеніміз не?

4. Температуралық шкалаларды атаңыз.

Берілген сұрақтарға жауап беріп, дәптерге қысқаша лекция жазамыз!

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

1.Анофрикова С.В., Прояненкова Л.А. Методическое руководство по разработке фрагментов уроков с использованием учебного физического эксперимента.-М., 1989 195

2.Бабанский Ю.К. Методы обучения в современной общеобразовательной школе.-М., 1985. 3.Бұзаубақова К.Ж.-Инновациялық педагогика негіздері., Алматы., 2009.

4.Давыдов В.В. Виды обобщений в обучении.-М., 1972. 5. Дамитов Б.К. Методика обучения решению физических задач.- Уральск.2002.

6. Демонстрационные опты по физике в VI-VII классах средней школы/Под ред.А.А.Покровского.-М., 1974.