☰ Содержание · Физика

Изобарный и изохорный процессы

Уроки 11–12 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019
12

Изохорный процесс

Учебник: с. 37
ЦельЗнать и применять изохорный процесс и закон Шарля; описывать изохору.
Новые слова
изохорный процесс · izoxorik jarayonзакон Шарля · Sharl qonuniизохора · izoxoraгерметичный сосуд · germetik idish
Объяснение

Изменение состояния газа при постоянных массе и объёме называется изохорным процессом («хорос» означает объём). Разделив уравнения состояния для двух состояний при V = const, получаем p₁/T₁ = p₂/T₂. Это закон, найденный опытным путём Ж. Шарлем в 1787 году: при постоянном объёме отношение давления данной массы газа к его абсолютной температуре постоянно, то есть p ∝ T. (Во многих англоязычных учебниках эти два названия меняют местами: V ∝ T называют «законом Шарля», а p ∝ T — «законом Гей-Люссака».) На графике p–T изохора — прямая, проходящая через начало координат. В МКТ причина в том, что у нагретого газа молекулы быстрее, они сильнее и чаще ударяют по стенке, а так как объём постоянен, давление возрастает. В изохорном процессе газ не совершает работы, потому что объём не изменяется. Нагревать газ в закрытом сосуде опасно: никогда не приближайте герметичный сосуд, аэрозольный баллончик или газовый баллон к огню.

Примеры
В закрытом сосуде находится газ при 200 кПа и 27 °C. При нагревании до 327 °C (300 K → 600 K): p₂ = p₁T₂/T₁ = 200·600/300 = 400 кПа, то есть давление удваивается.
Герметичный баллончик содержит газ при 300 кПа и 27 °C. В огне он нагревается до 627 °C (900 K), поэтому p₂ = 300·900/300 = 900 кПа. Вот почему нагревание таких баллончиков может привести к взрыву, и их нужно держать подальше от огня.
Работа в классе

Наблюдение (показывает только учитель): плотно закройте пластиковую бутылку в прохладной комнате, затем поместите её в тёплую воду (не выше 40 °C) и покажите, как изменяются стенки. Ученики не работают с кипятком или огнём; нагревать закрытый сосуд запрещено.

Упражнения
1
Сформулируйте закон Шарля и запишите его формулу.
2
При постоянном объёме давление газа упало с 240 кПа до 160 кПа. Начальная температура была 300 K. Какова новая T в K?
3
Как выглядит график изохоры?
4
Почему давление газа в закрытом сосуде растёт при нагревании? Объясните с точки зрения МКТ.