Imię i nazwisko autora:

Krystyna Wosińska

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Równanie stanu gazu doskonałego

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe.

Uczeń:
3) prowadzi obliczenia szacunkowe i poddaje analizie otrzymany wynik;
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;

VI. Termodynamika.

Uczeń:
12) analizuje wykresy przemian gazu doskonałego;
13) stosuje równanie gazu doskonałego (równanie Clapeyrona) do wyznaczenia parametrów gazu.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. objaśnia, czym jest równanie stanu gazu doskonałego.

2. podaje wzór, jakim można wyrazić równanie Clapeyrona, mając daną liczbę moli gazu.

3. podaje wzór, jakim można wyrazić równanie Clapeyrona, mając daną masę gazu.

4. uzasadnia stwierdzenie, że parametry gazu w danym stanie nie są od siebie niezależne.

5. stosuje równanie stanu gazu do wyznaczanie parametrów gazu.

6. analizuje równanie Clapeyrona w przypadkach, gdy jeden z parametrów gazu jest stały i interpretuje otrzymane związki między pozostałymi parametrami jako prawa przemian gazowych.

Strategie nauczania:

strategia eksperymentalno‑obserwacyjna (dostrzeganie i definiowanie problemów)

Metody nauczania:

- wykład informacyjny,
- pokaz multimedialny,
- analiza pomysłów.

Formy zajęć:

- praca w grupach,
- praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

komputer z rzutnikiem lub tablety do dyspozycji każdego ucznia

Materiały pomocnicze:

e‑materiały: „Definicja gazu doskonałego”, „Czym jest przemiana izotermiczna?”, „Czym jest przemiana izobaryczna?”, „Czym jest przemiana izochoryczna?”, „Czym jest przemiana adiabatyczna?”

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

• Wprowadzenie zgodnie z treścią w części pierwszej „Czy to nie ciekawe?”.

• Odwołanie do wiedzy uczniów o przemianach gazowych.

Faza realizacyjna:

Nauczyciel wprowadza równanie stanu gazu w postaci pV/T=const, a następnie uczniowie obliczają wartość lewej strony równania dla 1 mola gazu w warunkach normalnych, otrzymując wartość stałej gazowej. Następnie nauczyciel stawia pytanie, co zmieni się w otrzymanym równaniu, gdy zwiększy się liczba moli. W dyskusji i analizie pomysłów uczniowie konstruują ogólną postać równania Clapeyrona z zastosowaniem liczby moli lub masy molowej gazu. Następnie uczniowie w grupach 3‑4 osobowych analizują przykłady procesów termodynamicznych zilustrowane na grafice interaktywnej oraz interpretują ukazane tam związki między pozostałymi parametrami, jako prawa przemian gazowych. Po zapoznaniu się z grafiką uczniowie rozwiązują umieszczone pod nią Polecenie 1. i zastanawiają się nad rozwiązaniem Polecenia 2. Nauczyciel kontroluje pracę uczniów i wyjaśnia pojawiające się problemy.

Faza podsumowująca:

Uczniowie referują, do jakich doszli wniosków pracując w grupach z grafiką interaktywną. Nauczyciel omawia rozwiązanie obu poleceń odwołując się, w przypadku drugiego polecenia, do pierwszej zasady termodynamiki (tj. zasady zachowania energii) i do mikroskopowej interpretacji temperatury w skali Kelwina. Następnie uczniowie wykonują zadania 1, 2 i 3 z zamieszczonego zestawu ćwiczeń.

Praca domowa:

Do wyboru 2 z spośród zadań, które nie zostały rozwiązane na lekcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium bazowe - grafika interaktywna - można wykorzystać na lekcji i połączyć z dyskusją o przyczynach, na poziomie mikroskopowym, zmian parametrów makroskopowych gazu.