Лабораторная работа "Изучение изотермического процесса" 10 класс
опыты и эксперименты по физике (10 класс) на тему

Учитель

Проектор/доска

Ученик (действия, ответы)

Здравствуйте, ребята. На последних уроках  мы с  вами изучали изопроцессы. Давайте вспомним, что это такое?

Изопроцессы-  процессы, во время которых количество вещества и один из макроскопических параметров — давление, температура или объём,— остаются неизменными.

Каким уравнением мы пользуемся, изучая изопроцессы?

Уравнением Менделеева-Клайперона. 

Какие изопроцессы вы знаете?

Изотермический (температура-постоянная величина), изобарный (давление- постоянная величина), изохорный (объем- постоянная величина)

Посмотрите на графики, каким изопроцессам они соответствуют?

Отвечают по слайду.

А теперь представьте данные графики перед собой и нарисуйте их глазами

Дети выполняют зарядку для глаз

Сегодня мы с вами будем выполнять фронтальную лабораторную работу, с помощью которой вы изучите один из изопроцессов. Внимание на лабораторную установку. Она представяляет собой цилиндр с подвижным поршнем. Вращая шестерню я могу поднимать и опускать поршень. Работа ведется при комнатной температуре. Скажите пожалуйста,  какой закон мы будем сегодня изучать?

Изотермический закон.

Все верно, открываем тетради и записываем тему лабораторной работы: «Изучение изотермического процесса в газе и определение его характеристик»

Скажите пожалуйста, а как мы можем проверить действие закона Бойля-Мариотта?

 Необходимо измерить макроскопические параметры газа, такие как  p, V при нескольких положениях поршня и сравнить произведения p1V1 , p2V2 , pnVn

Хорошо, а какие еще параметры и характеристики газа мы сможем определить, если это воздух?

Можно измерить:

1. температуру
2. массу
3. плотность
4. массу молекулы
5. концентрацию
6. Число молекул
7. Среднеквадратичную скорость 
8. Среднюю кинетическую энергию молекул

Запишите это все в цели работы. В оборудовании у нас сегодня прибор  «Изотерма» из набора «Научные развлечения»

Сейчас я подключаю два датчика: датчик давления и объема к компьютеру и запускаю цифровую лабораторию.

Датчики фиксируют состояние газа, а именно два макроскопических параметра: давление и объем. Крутя шестерню, мы наблюдаем изменение параметров газа.

Смотрят на экране текущее увеличение объема  и уменьшение давления.

В тетради записываем Ход работы:

1. Снимем 5 показаний параметров газа и занесем данные в таблицу

С помощью классного термометра измерим температуру. Показания занесем в таблицу. И переведем все данные в систему СИ.

Ученики самостоятельно переводят физические величины в систему СИ

Дальше работа будет самостоятельная.  Вторым пунктом вы проверяете закон Бойля-Мариотта.

2.  Проверка закона Бойля-Мариотта

p1V1 = p2V2 = pnVn

Учащиеся проверяют соотношение

Пот точкам построим графики изобарного расширения в координатах PV,PT,VT с обозначением  направления газового  перехода

Учащиеся  строят графики

Определите по таблице молярную массу воздуха .

Определяют молярную массу   воздуха.  μ=0,029кг/моль

4. Определяем все возможные характеристики газа. (в зависимости от подготовленности класса работа выполняется полностью самостоятельно либо с напоминанием формул).

Некоторые из параметров будут постоянные, другие- будут меняться. Какие?

4. Можно измерить:

1. количество вещества из уравнения Менделлева-Клайперона
2. масса воздуха
3. плотность

4. массу молекулы
5. Число молекул

6. концентрацию
7. Среднеквадратичную скорость 
8. Среднюю кинетическую энергию молекул

Постоянные величины:

- масса, температура, число молекул….

Переменные величины:

- давление, объем, плотность, концентрация

Учащиеся самостоятельно определяют характеристики газа, оценивая при этом порядок полученной величины.

5.Распределим все параметры в таблицу по трем столбцам.

5. Таблица:

Учащиеся самостоятельно распределяют характеристики по столбцам, как они изменяются при изотермическом расширении.

Записываем вывод по проведенной работе, объясняем поведение характеристик газа  и примеры изотермического процесса из жизни.

Ученики формулируют вывод

Сдаем тетради  и оцениваем полученные вами данные. Вы должны были получить примерно следующие результаты.

Увеличивается

Объем от 36*10-6м3  до 75*10-6м3  

Уменьшается

Давление   от 1,9*105Па до 0,95*105Па

Плотность   от2,3кг/м3 до 1,12 кг/м3

Концентрация     от 4,8*1027до 2,4*1027м-3

Не изменяется

Температура                     296К

Кол-во вещества              3*10-3моль

Масса газа                        8,4*10-5 кг

Масса молекулы               4*10-26 кг

Число молекул                 1,74*1019шт

Ср.кв.скорость                  510м/с

Ср.кин.энергия                 6,1*10-21Дж

Ученики оценивают  выполнение своей работы. Рефлексия. Сдают тетради.