Giáo án Vật lý 10 bài 50 đến 57

Bài 50 SỰ CHUYỂN TRẠNG THÁI I. MỤC TIÊU - Có khái niệm chung về sự chuyển qua lại giữa ba trạng thái rắn, lỏng và khí khi thay đổi nhiệt độ và áp suất ngoài. - Hiểu được hai hiện tượng đặc trưng đi kèm theo sự chuyển trạng thái : Nhiệt chuyển trạng thái và sự biến đổi thể tích riêng ; biết liên hệ với hiện tượng thực tế. II. CHUẨN BỊ - Dụng cụ và các đồ dùng dạy học - III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : Khi nào chất lỏng dính ướt và khi nào chất lỏng không dính ướt với chất rắn ? + Câu 02 : Thế nào là hiện tượng mao dẫn và khi nào xảy ra hiện tượng mao dẫn rõ rệt ? + Câu 03 : Nếu chỉ có lực căng mặt ngoài thôi thì hiện tượng mao dẫn có xảy ra không ? 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. NHIỆT CHUYỂN TRẠNG THÁI GV vấn đáp học sinh các trường hợp chuyển trạng thái vật chất : F GV : Khi chuyển trạng thái thì xảy ra thì cấu trúc bên trong vật chất như thế nào ? HS : Khi đó cấu trúc của các vật bên trong bị thay đổi GV : Để có thể chuyển trạng thái thì khối chất cần phải trao đổi năng lượng với môi trường ngoài dưới dạng truyền nhiệt, đó là nhiệt chuyển trạng thái GV : Các em cũng cần chú ý rằng nếu sự chuyển trạng thái không kéo theo sự thay đổi cấu trúc đột biến thì việc thu hay tỏa nhiệt cũng không có gì đặc biệt. Các em có thể cho tí dụ trong trường hợp này. HS : Đun nóng vật rắn vô định hình thì việc thu nhiệt không có gì đột biến II. SỰ BIẾN ĐỔI THỂ TÍCH RIÊNG KHI CHUYỂN TRẠNG THÁI GV : Thể tích riêng là thể tích ứng với một đơn vị khối lượng GV : Theo các em đối với các chất thì thể tích riêng ở trạng thái rắn – lỏng và khí , thể tích riêng nào nhỏ hơn ? GV : Thật ra thể tích riêng chính là một khái niệm ngược lại với khối lượng riêng. HS : Đối với các chất thì thể tích riêng ở trạng thái rắn nhỏ hơn. ( Cũng như trong cùng một chất thì khôi lượng riêng của chất ấy ở trạng thái rắn lớn nhất) GV : Các em cần chú rằng thể tích riêng của nước ở trạng thái rắn lớn hơn ở trạng thái lỏng. Chính vì điều này ta nhận thấy tại sao nước đá nổi lên mặt nước ( Khôi lượng riêng của nước đá nhỏ hơn khối lượng của nước ở cùng nhiệt độ ) I. NHIỆT CHUYỂN TRẠNG THÁI Sơ đồ biểu thị các biến đổi trạng thái Khi chuyển trạng thái thì xảy ra “sự thay đổi cấu trúc” độ biến của chất. Để có thể chuyển trạng thái thì khối chất cần phải trao đổi năng lượng với môi trường ngoài dưới dạng truyền nhiệt, đó là nhiệt chuyển trạng thái Chú ý : Nếu sự chuyển trạng thái không kéo theo sự thay đổi cấu trúc đột biến thì việc thu hay tỏa nhiệt cũng không có gì đặc biệt Thí dụ : Đun nóng vật rắn vô định hình thì việc thu nhiệt không có gì đột biến II. SỰ BIẾN ĐỔI THỂ TÍCH RIÊNG KHI CHUYỂN TRẠNG THÁI Thể tích riêng là thể tích ứng với một đơn vị khối lượng Đối với các chất thì thể tích riêng ở trạng thái rắn nhỏ hơn Chú ý : Thể tích riêng của nước ở trạng thái rắn lớn hơn ở trạng thái lỏng. 3) Cũng cố : 1/ Nhiệt chuyển trạng thái dùng để làm gì ? 2/ Hãy phân tích sự biến thiên nội năng khi biến đổi trạng thái. 3/ Định nghĩa thể tích riêng ? 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 - Làm bài tập : 1; 2; 3 Bài 51 - 52 I. MỤC TIÊU - Hiểu được thí nghiệm về đường đẳng nhiệt thức nghiệm, chú ý đến quá trình ngưng tụ, hơi bão hòa và áp suất hơi bão hòa. - Biết được ý nghĩa của nhiệt độ tới hạn. - Biết được độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm cực đại , độ ẩm tương đối và điểm sương. II. CHUẨN BỊ Đèn cồn, cốc thủy tinh nước, nhiệt kế Bài giáo án điện tử III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : Nhiệt chuyển trạng thái dùng để làm gì ? + Câu 02 : Hãy phân tích sự biến thiên nội năng khi biến đổi trạng thái. + Câu 03 : Định nghĩa thể tích riêng ? 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. SỰ HÓA HƠI GV : Ở những bài học trước mà các em đã học, các em cho biết thế nào là sự hóa hơi ? HS : Sự hoá hơi là sự chuyển từ trạng thái khí sang trạng thái lỏng của vật chất. GV : Sự hoá hơi có bao nhiêu hình thức ? HS : Sự hóa hơi có hai hình thức là sự Bay Hơi và Sôi 1) Sự bay hơi của chất lỏng GV : Một giọt nước nhỏ lan trên mặt bàn, nếu để lâu, các em thấy giọt nước như thế nào ? HS : Giọt nước nước đó bốc hơi mất. Cho học sinh quan sát trên màng hình giáo án điện tử GV : Quan sát thí dụ minh họa trên màng hình các em cho biết tốc độ bay hơi phụ thuộc vào những yếu tố nào ? HS : Tốc độ bay hơi phụ thuộc vào những yếu tố : Diện tích bề mặt thoáng của chất lỏng Nhiệt độ của chất lỏng Gió trên bề mặt chất lỏng 2) Nhiệt hóa hơi GV : Ta giả sử có một khối lượng 1 kg nước, để chuyển 1 kg nước đó thành hơi thì cần phải cung cấp cho hệ này một nhiệt lượng, nhiệt lượng này gọi là nhiệt hoá hơi riêng. GV : Nhiệt hoá hơi ký hiệu là L, đơn vị là J/kg GV : Từ những thí nghiệm mà các em quan sát, các em cho biết nhiệt hoá hơi riêng phụ thuộc vào những yếu tố nào ? HS : Nhiệt hoá hơi riêng phụ thuộc vào những yếu tố : Bản chất của chất lỏng Nhiệt độ mà khối chất lỏng bay hơi GV : Nhiệt hoá hơi riêng phần lớn dùng những việc nào ? HS : Khi khối chất lỏng bay hơi thì các phân tử ngoài cùng trên bề mặt khối lỏng có xu hướng bay ra ngoài, như vậy thì chúng phải thắng lực liên kết giữa nó với các tử khác. GV : Các em đã học ở bài định luật Pascal, các em cho biết trên bề mặt thoáng chất lỏng có áp suất không ? HS : Đó chính là áp suất khí quyển. GV : Khi phân tử muốn thoát ra khỏi lòng chất lỏng thì nó cũng cần một nhiệt lượng để thắng áp suất khí quyển này. II. SỰ NGƯNG TỤ 1) Thí nghiệm về đường đẳng nhiệt GV cho học sinh quan sát trên màng hình và đồng thời mô tả mô hình thí nghiệm : GV : Các em cho biết trong giai đoạn nén từ H đến M, áp suất khối khí như thế nào ? HS : Ap suất khối khí tăng lên GV : Đến vị trí M, nếu ta nén tiếp tục thì áp suất và như thế nào và hiện tựng gì xảy ra ở khối hơi ? HS : Ap suất không tăng, khối hơi bắt đầu hoá lỏng. Cáng nén vào thì khối hơi hoá lỏng càng nhiều. GV : Hơi bị hoá lỏng như vậy gọi là quá trình gì ? HS : Đó là quá trình ngưng tụ GV : Khi hơi bị nén mà áp suất hơi không tăng ta gọi hơi đó ở trạng thái bão hòa. GV giải thích ở trạng thái cân bằng động F 2) Áp suất hơi bảo hịa GV : Quan sát lại màng hình các em nhận thấy trong quá trình khi ta nén hơi chưa bão hoà ( hơi khô), các em cho biết áp suất và thể tích của hơi này như thế nào ? HS : Áp suất tăng hơi và thể tích hơi giảm, điều này cũng có nghĩa là áp suất hơi phụ thuộc vào thể tích hơi. GV : Trong quá trình nén từ vị trí M đến vị trí N, các em nhận thấy áp suất và thể tích của hơi này như thế nào ? HS : Thể tích hơi giảm, áp suất hơi không đổi, điều này cũng có nghĩa là áp suất hơi phụ không phụ thuộc vào thể tích. ] Nhận xt GV : Cho học sinh quan sát thí nghiệm trên màng hình GAĐT trong việc nén hơi ở nhiệt độ 150C và 250C đồng thời cho HS rút ra nhận xét : HS : Áp suất hơi bão hoà phụ thuộc vào nhiệt độ GV : Cho học sinh quan sát thí nghiệm trên màng hình GAĐT trong việc nén hai loại hơi khác nhau ở cùng một nhiệt độ HS : Ở cùng nhiệt độ , áp suất hơi bão hoà của các chất lỏng khác nhau là khác nhau. 3) Nhiệt độ tới hạn GV : Cho học sinh quan sát thí nghiệm trên màng hình GAĐT trong việc nén GV : Khi chúng ta nén khối khí CO2 ở nhiệt độ 150C, rồi ở nhiệt độ 31,10C thì các em nhận thấy rằng hơi bị hoá lỏng GV : Bây giờ nếu như cúng ta tăng nhiệt độ sao cho lớn hơn nhiệt độ ban đầu thì ta có nén được khối khí này hay không ? HS : Ta không thể hoá lỏng khối khí này bằng cách nén được ? GV : NHư vậy đối với khí CO2 thì nhiệt độ 31,10C gọi là nhiệt độ tới hạn ð nhiệt độ tới hạn. GV : Quan sát trên màng hình các em thấy hiện tượng sôi của chất lỏng, các em cho biết sự sôi cũng là sự hoá hơi, sự sôi khác sự bay hơi ở điểm nào ? HS : Sự bay hơi chỉ xảy ra trên bề mặt thoáng chất lỏng, còn sự sôi xảy ra không những trên mặt thoáng chất mà ngay cả trong lòng chất lỏng. GV : Quan sát nước đang sôi ở nhiệt độ 1000C , các em cho biết trong quá trình sôi, nhiệt độ như thế nào ? HS : NHiệt độ không tăng nửa. GV : Các em cho biết trong quá trình sôi, chất lỏng thu nhiệt hay tỏa nhiệt ? HS : Sôi cũng là sự hoá hơi, nên trong quá trình sôi, chất lỏng thu nhiệt hoá hơi. IV. ĐỘ ẨM KHƠNG KHÍ GV trình bay cho học sinh các định nghĩa : Độ ẩm tuyệt đối Độ ẩm cực đại Độ ẩm tương đối Điểm Sương Ở đây giáo viên cũng cần nói rõ cho HS biết rằng độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm cực đại có mối quan hệ chặt chẽ nhau thông qua nhiệt độ : Thí dụ : Ở 250C, độ ẩm cực đại của không khí là 23 g/m3, nêu ở nhiệt độ 300C thì 23 g/m3 là độ ẩm tuyệt đối. I. SỰ HÓA HƠI Sự hóa hơi l sự chuyển tứ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi (khí). Sự hóa hơi có thể xảy ra dưới hai hình thức : Bay hơi và Sôi 1) Sự bay hơi của chất lỏng Mọi chất lỏng đều có thể bay hơi. Tốc độ bay hơi của một chất lỏng phụ thuộc vào các yếu tố sau đây : Diện tích bề mặt thống của chất lỏng. Nhiệt độ Giĩ trn bề mặt thống chất lỏng. 2) Nhiệt hóa hơi Nhiệt hoá hơi riêng là nhiệt lượng cần truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng để nó chuyển thành hơi ở cùng nhiệt độ. Kí hiệu L , đơn vị J/kg Nhiệt hoá hơi riêng phụ thuộc vào các yếu tố : Bản chất của chất lỏng. Nhiệt độ mà khối chất lỏng bay hơi. Nhiệt hoá hơi phần lớn dùng vào hai việc : Ph vở lin kết cc phn tử trong cấu trc chất lỏng. Chuyển thnh cơng thắng p suất bn ngồi. II. SỰ NGƯNG TỤ 1) Thí nghiệm về đường đẳng nhiệt Khi nn hơi ở nhiệt độ xc định, áp suất hơi sẽ tăng đến một giá trị cực đại nào đó và hơi bắt đầu hoá lỏng. Khi ấy hơi được gọi l hơi bảo hịa, p suất của nĩ gọi l p suất bảo hịa ở nhiệt độ mà ta đang xét, kí hiệu pb . Hơi bo hịa l hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng của nĩ. Khi bay hơi, có những phân tử thoát ra khỏi khối lỏng tạo thành hơi của chất ấy nằm kề bn trn mặt thống khối lỏng . Những phân tử hơi này cũng chuyển động hỗn loạn và có một số phân tử có thể bay trở vào khối lỏng. Vậy qua mặt thoáng của khối lỏng luôn luôn có hai quá trình ngược nhau : Quá trình phn tử bay ra v qu trình phn tử bay vo. Khi số phn tử bay ra bằng số phn tử bay vo thì ta cĩ trạng thái cân bằng động. 2) Áp suất hơi bảo hịa ¯ Áp suất của hơi khô phụ thuộc vào thể tích của nó. ¯ Áp suất của hơi bảo hịa khơng phụ thuộc vo thể tích của nĩ. ] Nhận xt ¯ Với cùng một chất lỏng, áp suất hơi bo hịa Pb phụ thuộc vo nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng lên thì p suất hơi bo hịa tăng. ¯ Ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bo hịa của cc chất lỏng khc nhau l khc nhau. 3) Nhiệt độ tới hạn ¯ Đối với mỗi chất khí hay hơi, tồn tại một nhiệt độ gọi là nhiệt độ tới hạn. Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì khơng thể hĩa lỏng khí hay hơi bằng cách nén. ¯ Sơi l qu trình hĩa hơi xảy ra không chỉ ở mặt thoáng khối lỏng mà cịn từ trong lịng khối lỏng. Dưới áp suất ngoài xác định, chất lỏng sôi ở nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bo hịa của chất lỏng bắng p suất ngồi tc dụng ln mặt thống khối lỏng. ¯ Trong qu trình sơi nhiệt độ của chất lỏng không đổi ¯ Sơi cũng l sự hĩa hơi, nn khi sơi khối chất lỏng thu nhiệt hĩa hơi. IV. ĐỘ ẨM KHƠNG KHÍ 1) Độ ẩm tuyệt đối Độ ẩm tuyệt đối (h) của khơng khí l đại lượng cĩ gi trị bằng khối lượng hơi nước tính ra gam chứa trong 1 m3 khơng khí. 2) Độ ẩm cực đại Độ ẩm cực đại (H) của khơng khí ở nhiệt độ đ cho chính l đại lượng cĩ gi trị bằng khối lượng tính ra gam của hơi nước bo hịa chứa trong 1 m3 khơng khí ở nhiệt độ ấy. 3) Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối : f ( tính bằng phần trăm) 4) Điểm sương Nhiệt độ m tại đó hơi nước trong khơng khí trở thnh bo hịa gọi l điểm sương. 3) Cũng cố : 1/ Phân biệt sự bay hơi và sự sôi. 2/ Trạng thái cân bằng động giữa hơi bão hoà và khối lỏng là trạng thái như thế nào ? 3/ Tại sao áp suất hơi bão hoà không phụ thuộc vào thể tích, nó phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào ? 4/ Ý nghĩa của nhiệt độ tới hạn. 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 - Làm bài tập : 1; 2; 3 Chương 07 CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC JJJJJJJJJJ JJJJJJJJJJ JJJJJJJJJJ Bài 53 NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC I. MỤC TIÊU - Hiểu được khái niệm nội năng, nghĩa là biết được : + Hệ đứng yên vẫn có khả năng sinh công do có nội năng. + Nội năng bao gồm các dạng năng lượng nào bên trong hệ ? + Nội năng phụ thuộc vào các thông số trạng thái nào của hệ ? - Biết được hai cáh làm biến đổi nội năng và biết được sự tương đương giữa nhiệt và công - Hiểu được nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học, biết phát biểu nguyên lí, biết sử dụng biểu thức của nguyên lí. II. CHUẨN BỊ - Dụng cụ và các đồ dùng dạy học - - III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : Câu 1/ Phân biệt sự bay hơi và sự sôi. Câu 2/ Trạng thái cân bằng động giữa hơi bão hoà và khối lỏng là trạng thái như thế nào ? Câu 3/ Tại sao áp suất hơi bão hoà không phụ thuộc vào thể tích, nó phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào ? Câu 4/ Ý nghĩa của nhiệt độ tới hạn. 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. NỘI NĂNG GV : Khi quan sát nắp ấm bật bật vì hơi nước sôi đẩy nắp ấm lên, như vậy hơi nước có thực hiện công không các em ? HS : Hơi nước thực hiện công GV : Quan sát chiếc bình xịt nước hoa hoạt động nhờ hơi nén trong bình phun ra GV : Như vậy hơi có thực hiện công hay không ? HS : Hơi nước đã thực hiện công GV : Dạng năng lượng của hơi nước được gọi là nội năng. GV : Nội năng là một dạng năng lượng bên trong hệ, nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ. Nội năng bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và thế năng tương tác giữa các phân tử đó. GV : Khi nhiệt độ càng cao thì vận tốc các phân tử chuyển động như thế nào ? HS : Vận tốc các phân tử chuyển động càng nhanh nên động năng phân tử tăng GV : Khi thể tích của khối khí tăng thì khoảng cách của các phân tử nhử thế nào ? HS : Khoảng cách các phân tử tăng lên nên thể năng phân tử tăng GV : Tóm lại nội năng phân tử phụ thuộc vào các yếu tố nào ? HS : Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích II. HAI CÁCH LÀM BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG GV : Theo các em có mấy cách làm biến đổi nội năng HS : Có hai cách làm biến đổi nội năng HS : Nội năng bị biến đổi do thức hiện công. Thí dụ : Làm nóng miếng kim loại bằng ma sát. HS : Nội năng bị biến đổi do sự truyền nhiệt Thí dụ : Miếng kim loại nóng lên khi thả vào nước nóng. GV : Sự thực hiện công và truyền nhiệt là hai cách làm biến đổi nội năng tức là đã thừa nhận sự tương đương giữa công và nhiệt lượng. III. NGUYÊN LÍ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC. Nhiệt lượng truyền cho hệ làm tăng nội năng của hệ và biến thành công mà hệ sinh ra. Q = DU + A I. NỘI NĂNG 1) Quan sát - Nắp ấm bật bật vì hơi nước sôi đẩy nắp ấm lên. - Chiếc bình xịt nước hoa hoạt động nhờ hơi nén trong bình phun ra. 2) Kết luận Nội năng là một dạng năng lượng bên trong hệ, nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ. Nội năng bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và thế năng tương tác giữa các phân tử đó. 3) Tính chất nội năng Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích U = f(T,V) II. HAI CÁCH LÀM BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG 1) Sự thực hiện công Nội năng bị biến đổi do thức hiện công. Thí dụ : Làm nóng miếng kim loại bằng ma sát. 2) Sự truyền nhiệt Nội năng bị biến đổi do sự truyền nhiệt Thí dụ : Miếng kim loại nóng lên khi thả vào nước nóng. 3) Sự tương đuơng giữa công và nhiệt lượng. Sự thực hiện công và truyền nhiệt là hai cách làm biến đổi nội năng tức là đã thừa nhận sự tương đương giữa công và nhiệt lượng. III. NGUYÊN LÍ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC. Nhiệt lượng truyền cho hệ làm tăng nội năng của hệ và biến thành công mà hệ sinh ra. Q = DU + A Trong đo : Q > 0 : Hệ nhận nhiệt lượng Q < 0 : Hệ giải phóng nhiệt lượng. DU > 0 : Nội năng của hệ tăng DU < 0 : Nội năng của hệ giảm A > 0 : Hệ sinh công. A < 0 : Hệ nhận công. 3) Cũng cố : 1/ Nội năng là gì ? Nó phụ thuộc những thông số nào ? Nêu hai cách làm biến đổi nội năng ? 2/ Tại sao có thể nói rằng nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học là sự vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng vào các hiện tượng nhiệt ? 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 - Làm bài tập : 1; 2; 3 Bài 54 – 55 ÁP DỤNG NGUYÊN LÍ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHO KHÍ LÍ TƯỞNG I. MỤC TIÊU - Về mặt kiến thức học sinh cần biết ba điểm chính như sau : + Nội năng của khí lí tưởng chỉ bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử có trong khí đó và như vậy nội năng của khí lí tưởng chỉ còn phụ thuộc nhiệt độ. + Biểu thức tính công của khí lí tưởng. + Công của một quá trình qua diện tích trên đồ thị (p-V) ứng với quá trình đó. - Bài học này là bài thực hành tính toán về DU, công A, nhiệt lượng Q. II. CHUẨN BỊ - Dụng cụ và các đồ dùng dạy học - III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) Kiểm tra bài củ : + Câu 01 : Nội năng là gì ? Nó phụ thuộc những thông số nào ? Nêu hai cách làm biến đổi nội năng ? + Câu 02 : Tại sao có thể nói rằng nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học là sự vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng vào các hiện tượng nhiệt ? 2) Nội dung bài giảng : Ê Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh I. NỘI NĂNG VÀ CÔNG CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 1) Nội năng của khí lí tưởng GV : Như các em đã biết đối với khí lí tưởng thì sự tương tác giữa các phân tử có đáng kể hay không ? HS : Đối với khí lí tưởng thì sự tương tác giữa các phân tử không đ1ng kể, chúng chỉ đáng kể khi va chạm với nhau GV : Như vậy nội năng của khí lí tưởng chỉ bao gồm tổng động năng của chuyển động hỗn loạn của phân tử có trong khí đó. 2) Biểu thức tính công Áp lực F của khí tác dụng lên pittông thực hiện một công nhỏ DA : DA = FDh = pSDh Do đó : DA = pDV Û A = pS(h2 – h1) = p(V2 – V1) Nếu DV > 0 thì khí sinh công, nếu DV < 0 thì khí nhận công 3) Thể hiện công trên tọa độ p – V Trong hệ toạ độ p –V công trong quá trình được thể hiện bằng diện tích giới hạn bởi đoạn đường cong biểu diễn quá trình, trục hoành và hai đường thẳng song song với trục tung ứng với thể tích đầu và cuối của khí. II. ÁP DỤNG NGUYÊN LÍ THỨ NHẤT CHO CÁC QUÁ TRÌNH CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 1) Quá trình đẳng tích GV : Trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà khí nhận được để làm gì ? HS : Trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà khí nhận được chỉ dùng để làm tăng nội năng của khí. HS : Q = DU 2) Quá trình đẳng áp GV : Các em quan sát mô hình thí nghiệm nung nóng một píttông bên trong có chứa khí lí tưởng, các em cho biết khi nung nóng, pittông sẽ như thể nào ? HS : Khi nung nóng, pittông sẽ chạy ra GV : Khi ta nung nóng, nghĩa là ta cung cấp cho hệ một năng lượng dưới dạng nhiệt, theo các em, phần năng lượng này sẽ được dùng vào những việc gì ? HS : Phần năng lượng này làm biến đổi nội năng của khí lí tưởng, điển hình là làm các phân tử khí chuyển động nhanh hơn (động năng phân tử tăng ), và đồng thời tạo công tác dụng lên pittông. GV : Như vậy : Trong quá trình đẳng áp, một phần nhiệt lượng mà khí nhận vào được dùng để làm tăng nội năng của khí, phần còn lại biến thành công mà khí sinh ra. Q = DU + A 3) Quá trình đẳng nhiệt GV : Xét trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được dùng vào việc gì ? HS : Trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được chuyển hết thành công mà khí sinh ra. Q = A 4) Chu trình GV giảng giải cho học sinh chu trình này GV : Nhiệt lượng mà hệ nhận được (trừ đi nhiệt nhả ra) trong cả chu trình chuyển hết thành công trong chu trình đó. III. BÀI TẬP VẬN DỤNG Đề bài : sách Giáo Khoa trang 237 Bài giải : Câu a) GV : Các em cho biết quá trình AB, BC và CD HS : AB là quá trình đẳng áp . BC là quá trình đẳng tích. CA là quá trình đẳng nhiệt. Câu b) GV : Công thực hiện trong quá trình đẳng áp ? ( Gợi ý cho HS áp dụng) A = pA DV Trong đó : DV = VB – VA Mặt khác theo phương trình Menđêlêep – Clapêrôn cho A và B pAVA = nRTA (1) pBVB = nRTB (2) Lấy (2) – (1), chú ý pA = pB ta được : pA (VB – VA) = nR(TB – TA) Þ A = nR(TB – TA) A = 581,7 J Câu c) Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho quá trình đẳng áp : DU = Q –A = 1000 – 581,7 = 418,3 J Đối với quá trình đẳng tích BC, nội năng ở C bằng nội năng ở A, do nhiệt độ bằng nhau : A = 0 Vậy : Độ biến thiên nội năng trong quá trình đẳng tích là DU = - 418,3 J GV : Trong quá trình đẳng nhiệt thì nội năng như thế nào ? HS : Trong quá trình đẳng nhiệt thì DU = 0 Câu d) Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho quá trình đẳng tích BC ta viết : Q = DU + A ( A = 0, DU = - 418,3 J) Vậy trong quá trình đẳng tích là : Q = - 418,3 J . I. NỘI NĂNG VÀ CÔNG CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 1) Nội năng của khí lí tưởng Nội năng của khí lí tưởng chỉ bao gồm tổng động năng của chuyển động hỗn loạn của phân tử có trong khí đó. U = f(T) 2) Biểu thức tính công Áp lực F của khí tác dụng lên pittông thực hiện một công nhỏ DA : DA = FDh = pSDh Do đó : DA = pDV Û A = pS(h2 – h1) = p(V2 – V1) Nếu DV > 0 thì khí sinh công, nếu DV < 0 thì khí nhận công 3) Thể hiện công trên tọa độ p – V Trong hệ toạ độ p –V công trong quá trình được thể hiện bằng diện tích giới hạn bởi đoạn đường cong biểu diễn quá trình, trục hoành và hai đường thẳng song song với trục tung ứng với thể tích đầu và cuối của khí. II. ÁP DỤNG NGUYÊN LÍ THỨ NHẤT CHO CÁC QUÁ TRÌNH CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 1) Quá trình đẳng tích Trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà khí nhận được chỉ dùng để làm tăng nội năng của khí. Q = DU 2) Quá trình đẳng áp Trong quá trình đẳng áp, một phần nhiệt lượng mà khí nhận vào được dùng để làm tăng nội năng của khí, phần còn lại biến thành công mà khí sinh ra. Q = DU + A 3) Quá trình đẳng nhiệt Trong quá trình đẳng nhiệt, toàn bộ nhiệt lượng mà khí nhận được chuyển hết thành công mà khí sinh ra. Q = A 4) Chu trình Nhiệt lượng mà hệ nhận được (trừ đi nhiệt nhả ra) trong cả chu trình chuyển hết thành công trong chu trình đó. III. BÀI TẬP VẬN DỤNG Đề bài : Có 1,4 mol chất khí lí tưởng ở nhiệt độ 300 K. Đun nóng khí đẳng áp đến nhiệt độ 350 K, nhiệt lượng cung cấp cho khí trong quá trình này là 1000 J . Sau đó khí được làm lạnh đẳng tích đến nhiệt độ bằng nhiệt độ ban đầu và cuối cùng khí được đưa trở về trạng thái đầu bằng quá trình nén đẳng nhiệt. a) Vẽ đồ thị của chu trình đã cho trong hệ tỏa độ p – V. b) Tính công thực hiện trong quá trình đẳng áp. c) Tính độ biến thiên nội năng ở mỗi quá trình của chu trình. d) Tính nhiệt lượng trong quá trình đẳng tích. Bài giải : a) AB là quá trình đẳng áp . BC là quá trình đẳng tích. CA là quá trình đẳng nhiệt. b) Công thực hiện trong quá trình đẳng áp A = pA DV Trong đó : DV = VB – VA Mặt khác theo phương trình Menđêlêep – Clapêrôn cho A và B pAVA = nRTA (1) pBVB = nRTB (2) Lấy (2) – (1), chú ý pA = pB ta được : pA (VB – VA) = nR(TB – TA) Þ A = nR(TB – TA) A = 581,7 J c) Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho quá trình đẳng áp : DU = Q –A = 1000 – 581,7 = 418,3 J Đối với quá trình đẳng tích BC, nội năng ở C bằng nội năng ở A, do nhiệt độ bằng nhau A = 0 Vậy : độ biến thiên nội năng trong quá trình đẳng tích là DU = - 418,3 J Trong quá trình đẳng nhiệt thì DU = 0 d) Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho quá trình đẳng tích BC ta viết : Q = DU + A ( A = 0, DU = - 418,3 J) Vậy trong quá trình đẳng tích là : Q = - 418,3 J . 3) Cũng cố : 1) Nội năng khí lí tưởng là gì ? Nó phụ thuộc vào những đại lượng nào ? 2) Viết biểu thức tính công của khí lí tưởng . Các đại lượng tham gia vào biểu thức là của khí hay là của vật ngoài ? 3) Viết biểu thức của nguyên lí thứ nhất cho các quá trình đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt và chu trình ? 4) Dặn dò học sinh : - Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3 - Làm bài tập : 1; 2; 3 Bài 56 – 57 NGUYÊN LÍ THỨ HAI CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ MÁY LẠNH I. MỤC TIÊU - Học sinh chỉ cần có khái niệm về nguyên lí thứ hai của nhiệt động lực học , nó liên quan đến chiều diễn biến của các quá trình trong tự nhiên, nó bổ sung cho nguyên lí thứ nhất, nó chỉ ra rằng : “ Không thể thực hiện được động cơ vĩnh cữu loại hai” - Biết được nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt và máy lạnh và tìm biết được nguồn nóng , nguồn lạnh, tác nhân cùng bộ phận phát động, công sinh ra hay nhận vào ở một số máy hay gặp trong thực tế. II. CHUẨN BỊ - Dụng cụ và các đồ dùng dạy học - III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC ] Ổn định lớp học 1) K