ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ

1. Επαληθεύστε το νόμο του Boyle με ένα ….καλαμάκι

Βυθίστε ένα καλαμάκι της πορτοκαλάδας μέσα σε ένα ποτήρι με νερό. Κλείστε το επάνω μέρος του με λίγη πλαστελίνη (σχ.1.15α). Βγάλτε το από το ποτήρι. Θα διαπιστώσετε ότι έχετε πάρει μαζί σας και μια ποσότητα νερού. Πώς το εξηγείτε αυτό; Πόση είναι η πίεση του αέρα που έχει εγκλωβιστεί στο καλαμάκι; Αναποδογυρίστε το καλαμάκι. Τώρα ο αέρας που έχει εγκλωβιστεί έχει μικρότερο όγκο. Πόση είναι τώρα η πίεση του αέρα; Μετρήστε στις δύο περιπτώσεις την πίεση και τον όγκο του αέρα και ελέγξτε αν ισχύει η σχέση [pic]

Σχ. 1.15

Την ατμοσφαιρική πίεση θα τη θεωρήσετε 1,013 105 Ν/m2 και το ειδικό βάρος του νερού 104 Ν/m3 Υπόδειξη: Ο όγκος του αέρα στο καλαμάκι είναι [pic] και [pic], όπου S η διατομή που έχει το καλαμάκι. H πίεση που δημιουργεί μια στήλη υγρού, στη βάση της είναι [pic] ([pic]: το ειδικό βάρος του υγρού και το ύψος της στήλης του υγρού). Επειδή το καλαμάκι, στο ανοιχτό του άκρο έχει κάθε στιγμή πίεση ίση με την ατμοσφαιρική (p), η πίεση του αέρα που είναι εγκλωβισμένος μέσα στο καλαμάκι είναι [pic] όταν το ανοιχτό άκρο βρίσκεται προς τα κάτω (σχ. 1.15β) και [pic] όταν βρίσκεται προς τα πάνω (σχ. 1.15γ)

Σχ. 1.16

2. Επαληθεύστε το νόμο της ισοβαρούς μεταβολής

Πάρτε ένα καλαμάκι της πορτοκαλάδας και κλείστε το ένα άκρο του με πλαστελίνη. Προσπαθήστε να το γεμίσετε με νερό. Θα διαπιστώσετε ότι το νερό που θα ρίξετε δεν γεμίζει το σωλήνα αφού εγκλωβίζεται μια στήλη αέρα. Βάλτε το καλαμάκι σε ένα μπρίκι με νερό, με το κλειστό του άκρο προς τα κάτω. Με ένα μαρκαδόρο σημειώστε το ύψος της στήλης του αέρα για διάφορες τιμές της θερμοκρασίας (θα τη βρείτε με ένα θερμόμετρο) και δοκιμάστε αν ισχύει η σχέση [pic] (Αρκεί να ισχύει [pic] Γιατί;)

Σημείωση: Προσοχή, μη βάλετε το καλαμάκι σας σε πολύ ζεστό νερό. Είναι πολύ πιθανό να παραμορφωθεί. Εξ άλλου σε ψηλές θερμοκρασίες η τάση των ατμών του νερού είναι συγκρίσιμη με την πίεση του αέρα.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ Νόμοι των αερίων 1.1 Ποιο από πα παρακάτω διαγράμματα αντιστοιχεί 1) σε ισοβαρή, και 2) σε ισόθερμη μεταβολή; Σχ. 1.17

1.2 Η μεταβολή ΑΒΓΔ που παριστάνεται στο διπλανό διάγραμμα (σχ.1.18) αποτελείται: α) από δύο ισόχωρες και δύο ισόθερμες μεταβολές β) από δύο ισοβαρείς και δύο ισόθερμες μεταβολές γ) από δύο ισοβαρείς και δύο ισόχωρες μεταβολές Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση.

Σχ. 1.18

1.3 Να αντιστοιχίσετε τις μεταβολές της αριστερής στήλης σε σχέσεις της δεξιάς στήλης.

1. Ισόθερμη μεταβολή α)[pic] 2. Ισόχωρη μεταβολή β)[pic] 3. Ισοβαρής μεταβολή γ)[pic] δ)[pic]

1.4 Ποσότητα αερίου θερμαίνεται με σταθερό όγκο. Η πυκνότητά του α) αυξάνεται β) μειώνεται γ) μένει σταθερή Ποια απάντηση είναι σωστή;

1.5 Στο διάγραμμα p-V του σχήματος 1.19 οι καμπύλες (1) και (2) που αναφέρονται σε ισόθερμη μεταβολή δύο αερίων αντιστοιχούν στην ίδια θερμοκρασία. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι α) δεν ισχύει στη περίπτωση μας ο νόμος του Boyle β) τα αέρια έχουν διαφορετικό αριθμό mol γ) τα αέρια έχουν διαφορετική μοριακή μάζα. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση και δικαιολογήστε την.

Σχ. 1.19

1.6 Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; α) Η καταστατική εξίσωση ισχύει μόνο αν το αέριο αποτελείται από ένα είδος μορίων. β) Τα αέρια για τα οποία ισχύει η καταστατική εξίσωση ονομάζονται ιδανικά. γ) Σε ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου η παράσταση [pic] παραμένει σταθερή. δ) Η καταστατική εξίσωση ισχύει μόνο στα μονοατομικά αέρια.

1.7 Ποιο από τα επόμενα διαγράμματα παριστάνει το γινόμενο [pic] ορισμένης ποσότητας αερίου σε συνάρτηση με την απόλυτη θερμοκρασία του;

Σχ. 1.20

1.8 Δύο ποσότητες αερίων με αριθμό γραμμομορίων n1 και n2 εκτελούν ισοβαρή μεταβολή στην ίδια πίεση. Ποιο από τα παρακάτω διαγράμματα είναι το σωστό; (n1 > n2).

Σχ. 1.21

Κινητική θεωρία

1.9 Πώς ορίζεται το ιδανικό αέριο α) μακροσκοπικά και β) μικροσκοπικά;

1.10 Ποιες από τις επόμενες προτάσεις είναι σωστές; α) Η θερμοκρασία ενός αερίου είναι ανάλογη με τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων του. β) Η πίεση ενός αερίου είναι ανάλογη με τη μέση ταχύτητα των μορίων του. γ) Οι ενεργές ταχύτητες των μορίων του οξυγόνου και του αζώτου είναι ίσες, αν τα δύο αέρια βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία. δ) Η άτακτη κίνηση των μορίων του αέρα είναι πιο ΄΄γρήγορη ΄΄ το καλοκαίρι από ό,τι το χειμώνα.

1.11 Διαθέτουμε δύο δοχεία ίσου όγκου. Το πρώτο περιέχει υδρογόνο και το δεύτερο οξυγόνο, στην ίδια θερμοκρασία. Η μέση κινητική ενέργεια των μορίων του υδρογόνου είναι: α) ίση με τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων του οξυγόνου β) η μισή της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων του οξυγόνου γ) διπλάσια της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων του οξυγόνου δ) τετραπλάσια της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων του οξυγόνου. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση.

1.12 Η πίεση που ασκεί ένα αέριο δοχείο είναι ανάλογη με α) τη μέση τιμή των ταχυτήτων των μορίων β) τον όγκο του δοχείου που το περιέχει γ) την πυκνότητα του αερίου δ) την πίεση που υπάρχει έξω από το δοχείο. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση.

1.13 Αέριο συμπιέζεται ισόθερμα στο μισό του αρχικού του όγκου. Η ενεργός ταχύτητα των μορίων του α) διπλασιάζεται β) παραμένει σταθερή γ) υποδιπλασιάζεται δ) τα στοιχεία δεν επαρκούν για να κρίνουμε αν η ενεργός ταχύτητα μεταβάλλεται και πώς. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση.

1.14 Ποιες από τις επόμενες προτάσεις που αφορούν στην κατανομή Maxwell – Boltzmann είναι σωστές; α) Η κατανομή παριστάνεται γραφικά σε διάγραμμα στο οποίο ο ένας άξονας αναφέρεται στις ταχύτητες (υ) των μορίων του αερίου και ο άλλος στον αριθμό των μορίων που έχουν κάποια ταχύτητα υ. β) Η κατανομή Maxwell – Boltzmann δείχνει ότι υπάρχει κάποιο όριο στη μέγιστη ταχύτητα που μπορούν να έχουν τα μόρια του αερίου σε κάποια θερμοκρασία. γ) Τα περισσότερα μόρια έχουν ταχύτητες μεγαλύτερες από την ταχύτητα που αντιστοιχεί στο μέγιστο της καμπύλης. δ) Η κατανομή των ταχυτήτων των μορίων ενός αερίου είναι ίδια για όλες τις τιμές της θερμοκρασίας του αερίου.

1.15 Πώς ερμηνεύεται η ελάττωση της θερμοκρασίας όταν ένα υγρό εξατμίζεται;