При изучении газовых законов большое внимание уделяется решению задач. При этом используется общий алгоритм решения с учетом специфики задач на газовые законы. Кратко это можно сформулировать так, в каждом случае следует выяснить, какие параметры состояния газа остаются постоянными, а затем установить характер совершаемого процесса.

Задачи, решаемые в теме «Газовые законы» не всегда просты. Поэтому целесообразно некоторые из них решать с использованием дополнительного эксперимента. Особенно это относится к случаям, в которых происходит изменение одновременно трех параметров состояния газа.

Иллюстративный подход при решении графических задач этой темы может существенно улучшить понимание учащимися сути происходящих процессов.

Предметом изучения в данном случае является циклический процесс в газе и работа газа.

Для проведения эксперимента использовалось оборудование L-микро набора «Газовые законы и свойства насыщенных паров».

Эксперимент, предлагаемый вашему вниманию, заключался в циклическом изменении состояния газа (воздуха). Цикл изменений состоит из двух изотерм и двух изохор. Все четыре процесса являются изопроцессами и легко могут быть использованы школьниками.

 



 

Установка собирается из прибора «Изотерма» и датчика абсолютного давления.

Установка «Изотерма» представляет собой герметичный резервуар (полупрозрачный цилиндр из пластика с делениями), составляющий единую конструкцию с датчиком изменения объема. Объем резервуара изменяется при движении внутри него поршня, осуществляемого вручную за счет вращения винта (скорость вращения винта не должна быть велика, чтобы обеспечить постоянство температуры). С поршнем жестко связана подвижная часть датчика изменения объема, и таким образом, положение поршня в цилиндре контролируется. Стенки сосуда обладают достаточно высокой теплопроводностью, чтобы обеспечить равенство температуры газа - температуре внешней среды при условии равномерного вращения подающего поршень винта.

Давление газа измеряется датчиком давления, который присоединяется к цилиндру с помощью вакуумного шланга.

Для изменения температуры газа установка погружается в сосуды с горячей и холодной водой.

Интерфейс программы помогает демонстрировать учащимся изменения состояния газа в процессе эксперимента.

 



 

После проведения эксперимента можно попросить учащихся рассчитать выделившуюся энергию и воспользовавшись сверить ее с точным значением

Эксперимент может состоять из прямых и нескольких обратных циклов. Эксперимент позволяет продемонстрировать учащимся возможность отрицательной работы газа. И объяснить ограничения КПД тепловых двигателей.