Розв'язування задач на застосування рівняння стану ідеального газу методом фізики та хімії. Лабораторна робота "Дослідження залежності між тиском, об’ємом і температурою"

Мета: навчити учнів розв’язувати задачі на рівняння стану газу фізичним та хімічним методами; розвивати уміння учнів користуватися комп’ютерною технікою та обізнаність у проведенні експериментів за допомогою «Віртуальної фізичної лабораторії»; виховувати інтерес до вивчення наук природничо-математичного циклу, використовуючи новітні комп’ютерні технології.

Тип уроку: закріплення набутих знань, умінь та навичок

Демонстрації: карточки з завданнями (6 шт), роздатковий матеріал з лабораторною роботою (25 шт), комп’ютери, програма «Віртуальна фізична лабораторія», список учнів.

І. Організаційний момент

Привітання та перевірка присутніх.

ІІ. Актуалізація опорних знань

1. Роздати карточки з завданнями деяким учням. (Додаток 1)
2. Викликаємо два учні до дошки, яку ділимо навпіл (з однієї сторони ХІМІЯ, з іншої – ФІЗИКА). Фронтально опитуючи решту учнів, паралельно ці два учні записують вигляд формул, згадуваних величин, з точки зору фізичного та хімічного вчення).

Питання:

• МКТ – це… (фізик)
• МКТ складається з  … положень (фізик)
• Між атомами і молекулами діють …. (фізик)
• Дифузія – це … (хімік)
• Броунівський рух – це ….(хімік)
• Усі речовини поділяються на три основні групи ….(хімік)
• Форму і об’єм зберігають …. (фізик)
• Не зберігають форму, але зберігають об’єм …. (фізик)
• Усі молекули складаються з …. (фізик)
• Що таке відносна атомна маса? (хімік)
• Що таке відносна молярна маса? (хімік)
• Що таке кількість речовини? (хімік)
• Що таке стала Авогадро? (фізик)
• Що таке молярний об’єм? (фізик)
• Рівняння стану ідеального газу… (хімік)

Збираються картки в учнів (інформатик)

3. (Фізик). Розглядаємо домашнє завдання. (знову до дошки викликається два учні, розв’язуючи одну і ту ж задачу хімічно та фізично). Усі інші учні звіряють у правильності фізика і записують розв’язок хімічно.

Задача (зачитується і учні записують скорочену умову задачі)

Скільки молекул міститься в 1 мл газу при тиску 2,53 кПа та температурі -23°С?
ФІЗКУЛЬТХВИЛИНКА – фізик

IV. Виконання лабораторної роботи (Додаток2)

Учні розсідаються по- двоє за комп’ютер.

Відкриваємо програму «Віртуальна фізична лабораторія», обираємо 10 клас – Лабораторний практикум Лабораторна робота №1“Дослідження залежності між тиском, об’ємом і температурою газу”

По праву сторону дисплея ви бачите завдання до лабораторної роботи і вона для кожного з вас роздрукована. Підпишіть їх зверху: ПІБ і дату.

Теоретичний хід роботи ви переглянули вже вдома, тому нам потрібно провести лише експериментальну частину. Вона представила у вигляді відео. Продивившись дане відео, в якому проведено дослід, нам потрібно буде зняти лише числові дані і занести до таблиці, що у вас на листку.

На іншій стороні листка ви будете проводити обрахунки.

Обраховувати можна за допомогою калькулятора, що в комп’ютері. Як це зробити?

Тим часом фізик на дошці записує абсолютні похибки:

Dp = 3 мм.рт.ст

DV = 1 ум.од.

DT = 1K

Поки учні роблять л.р., вчителі обговорюють виставлення оцінок за роботу на уроці. Оголошують оцінки.

(фізик) Записуємо дом.завд. на дошці: Виконати завдання №312 (Сиротюк) і фізично, і хімічно. 

Додоток 1

І – й етап

1. Вкажіть основні одиниці вимірювання фізичних величин, представлених у таблиці:

М	Мr		N	NA	m	T	t	k	R	p

 

ІІ – й етап

2. Визначте, яким фізичним величинам відповідають наступні одиниці вимірювання.

кг	моль	0С	К	Па	Дж

 

ІІІ – й етап

3.     Яким сталим величинам відповідають ці значення і як вони називаються:

а) ____....=6,02 ·10²³моль^-1;  

б) ____....=1,38·10^-23Дж/К

в) ____....=8,31ДЖ/(моль·К)

 

І – й етап

1. Вкажіть основні одиниці вимірювання фізичних величин, представлених у таблиці:

М	Мr		N	NA	m	T	t	k	R	p

 

ІІ – й етап

2. Визначте, яким фізичним величинам відповідають наступні одиниці вимірювання.

кг	моль	0С	К	Па	Дж

 

ІІІ – й етап

3.     Яким сталим величинам відповідають ці значення і як вони називаються:

а) ____....=6,02 ·10²³моль^-1;  

б) ____....=1,38·10^-23Дж/К

в) ____....=8,31ДЖ/(моль·К)

Додаток 2

Лабораторний практикум. Лабораторна робота № 1

Мета роботи: Виміряти тиск, об’єм і температуру для різних станів однієї і тієї ж маси газу і перевірити рівняння стану газу.

Виконуючи роботу, треба на досліді переконатися, що при зміні тиску, об'єму і температури тієї самої маси газу добуток тиску на об'єм, поділений на абсолютну температуру, є величина стала: 

Для виконання роботи потрібно скористатися вузькою трубкою довжиною близько 60 см, закритою з одного кінця, і двома скляними циліндрами такої самої висоти з гарячою і холодною водою (рис. 1.1). Повітря, замкнуте в трубці, буде об'єктом дослідження. Температуру повітря можна змінювати, занурюючи трубку спочатку в гарячу, а потім у холодну воду. При цьому одночасно з температурою зміниться об'єм повітря в трубці і його тиск.

 

Хід роботи:
1. Виміряйте довжину вузької трубки і визначте об'єм повітря в ній в умовних одиницях об'єму (нехай кожний міліметр довжини трубки відповідає одиниці об'єму). Тиск повітря в трубці дорівнює атмосферному; визначте його за допомогою барометра.
2. Опустіть трубку відкритим кінцем угору в посудину з гарячою водою. Через 1…2 хвилини повітря в трубці прогріється до температури води. Виміряйте цю температуру (воду в посудині варто перемішувати).
3. Користуючись співвідношенням Т = t°C + 273, виміряну температуру в шкалі Цельсія переведіть в шкалу Кельвіна.
4. Результати вимірювань об'єму, тиску і температури запишіть у таблицю 1.1.
5. Закрийте пластиліном отвір трубки. Вийміть її з гарячої води, переверніть і опустіть у посудину з холодною водою отвором донизу. У воді відкрийте отвір, а трубку опускайте доти, поки закритий кінець не зрівняється з рівнем води в посудині. При цьому температура повітря в трубці, його об'єм і тиск зміняться.

Таблиця 1.1

Стан газу	р, мм рт. ст.	V, умов. од.	Т,К
І
II

6. Через 1-2 хвилини виміряйте температуру й об'єм повітря в трубці. Щоб визначити тиск повітря в цьому стані, треба до атмосферного тиску додати тиск стовпа води, який визначається його висотою h від поверхні води до її рівня в трубці. Тиск вимірюють у міліметрах ртутного стовпа. (Тиск 1 мм рт. ст. дорівнює тиску 13,6 мм водяного стовпа.) Тому

 

де      h визначено в міліметрах.

7. Для кожного стану обчисліть відношення добутку тиску на об'єм до температури. Результати запишіть в таблицю.
8. Обчисліть відносну і абсолютну похибки за формулами:

9. Абсолютну похибку DС порівняйте з різницею знайдених результатів для першого і другого станів; зробіть висновок.
10. Обчислюючи Dр, треба врахувати, що основна похибка барометра дорівнює 3 мм рт. ст. в інтервалі 730…770 мм рт. ст. і 5 мм рт. ст. для всіх інших показів.

11. За результатами досліджень зробіть висновок.

 

 

Працювати перестали

І тепер всі дружно встали.

Будемо відпочивати,

Нумо, вправу починати!

 

І направо, і наліво,

Щоб нічого не боліло.

Один і два, три і чотири —

Набираємося сили.

Нахилились, повернулись,

До товариша всміхнулись.

Ще раз добре потянулись

За комп’ютери вернулись