ПОНЯТИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Это задание полезно давать при изучении понятия температуры. Оно не только способствует более глубокому усвоению этого важного понятия, но и учит быть наблюдательным при экспериментах, снимать показания приборов и обрабатывать их для получения новых знаний и представлений.
Эту электронную модель можно продемонстрировать на уроке, а на дом дать ученикам "поэскпериментировать" с разными количествами газов. В этом случае удастся дать ученикам более чёткое представление об эксперименте с "газовым термометром"
и
о понятии температуры.
Идея заключается в следующем. Берём три баллона разного объёма, "заполняем" их разными газами в разном количестве, "помещаем" их в сосуд с тающим льдом и ждём наступления теплового равновесия. Поясняем, для чего всё разное, а именно, чтобы не перепутать с тем, что должно быть одинаковым при тепловом равновесии - с тем, что выражает температуру!
Это есть суть: берём всё разное, чтобы найти единое сущее!
Чтобы не было другого одинакового, с чем можно было бы случайно спутать наше искомое единое.
Другая проблема заключается в том, что это единое не является очевидным. Экспериментально следует обнаружить, что такая величина, как pV/N является одинаковой для всех трёх баллонов с газом.
Третье, если pV/N - есть температура, то оно должно быть одинаковым только при данной степени нагретости тел, а для более нагретых тел, она должна быть больше. Для этого мы "проводим" вторую часть виртуального эксперимента аналогичную первой, но теперь погружая баллоны в сосуд с кипящей водой, то есть с большей температурой. Получаем, что действительно pV/N меняется пропорционально абсолютной температуре. Между тем, к примеру, постоянная k остаётся неизменной, не выражает следовательно степени нагретости тела и не может являться температурой.
Задание 1. На рисунке справа даны увеличенные изображения трёх манометров, а ниже три изолированных баллона разного объёма, заполненные разными газами: 1-й баллон (красного цвета) объёмом 10 л заполнен водородом, 2-й (зелёного цвета) - объёмом 15 л заполнен гелием, 3-й (жёлтого цвета) - объёмом 20 л заполнен кислородом. Баллоны погружены в сосуд с водой и тающим льдом и находятся в тепловом равновесии друг с другом. К баллонам можно подсоединять манометры и узнавать давление, находящихся в них газов.
Выполните последовательно расчёты в соответствии с заданиями, данными ниже. Введите результаты в соответствующие поля ответов, после чего нажмите последовательно кнопки "Далее", а в конце "Отвечаю".
Десятичные дроби вводятся через точку. Ответы нужно округлять по правилам приближённых вычислений с погрешностью не более 10%.
2. Запишите показания трёх манометров, переведя их в Па
Манометр 1:
Па.
Манометр 2:
Па.
Манометр 3:
Па.
3. Каково количество молекул в каждом баллоне? Полученное число поделите на 1023, а результат введите в соответствующее поле.
N1:
·1023 шт
N2:
·1023 шт
N3:
·1023 шт
4. Подсчитайте величину Θ = pV/N для каждого газа. Полученное число поделите на 10-21, а результат введите в соответствующее поле.
5. Сравните полученные вами значения Θ = pV/N для трёх газов. Из приведённого ниже списка выберите только одно правильное утверждение, его номер занесите в ответ.
1. Значение Θ получается разным для трёх газов, так как взяты разные газы, разные объёмы, разное количество вещества.
2. Значение Θ меньше для маленького балона.
3. Значение Θ больше для маленького балона.
4. Значение Θ примерно одинаково во всех трёх случаях (в пределах погрешностей), так как газы в баллонах находятся при одинаковой температуре.
Ответ №:
6. Определите температуру t° газов в баллонах по шкале Цельсия.
Ответ :
°С
7. Какова величина этой температуры Т по шкале Кельвина?
Ответ :
К
8. Найдите среднее значение Θср для ваших трёх измерений. Поделите полученное значение на 10-21 и запишите его в поле ответа.
Ответ :
·10-21 Дж
9. Найдите постоянную k = Θср/Т для перевода температуры в Дж из К.Поделите полученное значение на 10-23 и запишите его в поле ответа.
Ответ :
·10-23 Дж/К
Задание 2. На рисунке справа даны увеличенные изображения трёх манометров, а ниже те же три изолированных баллона разного объёма, заполненные разными газами: 1-й баллон (красного цвета) объёмом 10 л заполнен водородом, 2-й (зелёного цвета) - объёмом 15 л заполнен гелием, 3-й (жёлтого цвета) - объёмом 20 л заполнен кислородом. Баллоны погружены в сосуд, но теперь с кипящей водой и находятся в тепловом равновесии друг с другом. К баллонам можно подсоединены манометры, чтобы вы могли знать давление, находящихся в них газов.
Выполните последовательно расчёты в соответствии с заданиями, данными ниже. Введите результаты в соответствующие поля ответов, после чего нажмите последовательно кнопки "Далее", а в конце "Отвечаю".
Десятичные дроби вводятся через точку. Ответы нужно округлять по правилам приближённых вычислений с погрешностью не более 10%.
Следите за системой единиц! 1 атм. = 101325 Па. 1 л = 0.001 м3.
10. Запишите показания трёх манометров, переведя их в Па
Манометр 1:
Па.
Манометр 2:
Па.
Манометр 3:
Па.
11. Подсчитайте новое значение величины Θ = pV/N для каждого газа. Полученное число поделите на 10-21, а результат введите в соответствующее поле.
5. Сравните полученные вами значения Θ = pV/N для трёх газов. Из приведённого ниже списка выберите только одно правильное утверждение, его номер занесите в ответ.
1. Значение Θ получается разным для трёх газов, так как взяты разные газы, разные объёмы, разное количество вещества.
2. Значение Θ меньше для маленького балона.
3. Значение Θ больше для маленького балона.
4. Значение Θ примерно одинаково во всех трёх случаях (в пределах погрешностей), так как газы в баллонах находятся при одинаковой температуре.
Ответ №:
6. Определите температуру t° газов в баллонах по шкале Цельсия.
Ответ :
°С
7. Какова величина этой температуры Т по шкале Кельвина?
Ответ :
К
8. Найдите среднее значение Θср для ваших трёх измерений. Поделите полученное значение на 10-21 и запишите его в поле ответа.
Ответ :
·10-21 Дж
9. Найдите постоянную k = Θср/Т для перевода температуры в Дж из К.Поделите полученное значение на 10-23 и запишите его в поле ответа.
Ответ :
·10-23 Дж/К
10. Почему Θср, найденное вами в п.8 первой части, меньше найденного вами теперь? Из приведённого ниже списка выберите только одно правильное утверждение, его номер занесите в ответ.
1. Значение Θ имеет смысл температуры, а она в первой части меньше.
2. Это получилось случайно, могло быть и наоборот.
3. При нагревании концентрация молекул увеличивается, растёт и значение Θ.
4. При нагревании молекулы расширяются, одновременно с этим увеличиваются и все параметры, вкючая Θ.
.Ответ №:
11. Найдите отношение температур Т2/Т1 газов во втором и первом опытах. Найдите также отношение значений Θср2/Θср1 для этих двух опытов. Из приведённого ниже списка выберите только одно правильное утверждение, его номер занесите в ответ.
1. Отношение температур Т2/Т1 не равно отношению Θср2/Θср1.
2. Отношение температур Т2/Т1 бликко к отношению Θср2/Θср1. Это получилось случайно, могло быть и по-другому.
3. Отношение температур Т2/Т1 примерно равно отношению Θср2/Θср1, потому что и та и другая величина выражает температуру газа (pV/N = kT).
4. Отношение температур Т2/Т1 примерно равно отношению Θср2/Θср1, потому что в обоих опытах участвовали одни и те же баллоны с газом.
.Ответ №:
12. Сравнмте между собой постоянную k1 из первого опыта и k2 во втором опыте. Из приведённого ниже списка выберите только одно правильное утверждение, его номер занесите в ответ.
1. k1 > k2.
2. k1 < k2.
3. k1 = k2 (с учётом погрешностей), не зависимо от условий опыта (Θ = kT).
4. k1 = k2, потому что в обоих опытах участвовали одни и те же баллоны с газом.
Па.
Манометр 2: 
