Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Bài 31 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng áp, viết được biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp và nhận được dạng đường đẳng áp trong hệ tọa độ (OpV) và (OpV). - Hiểu được ý nghĩa vật lý của không độ tuyệt đối. 2. Kĩ năng: - Xây dựng được phương trình Clapêrông và từ phương trình này viết được biểu thức đặc trưnh cho các quá trình. - Vận dụng được phương trình Clapêrông để giải được các bài tập trong sách GK và sách BTVL10. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Soạn bài trước. Tranh, sơ đồ mô tả sự biến đổi trạng thái. 2. Học sinh: Ôn lại các bài 29 – 30. III. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC Tiết 51 1. Hoạt động 1: Nhận biết khí thực và khí lí tưởng (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Các chất khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôilơ – Mariốt và Sáclơ. Chứng điều này? - Chỉ có khí lí tưởng tuân theo đúng định luật luật Bôilơ – Mariốt và Saclơ. - Căn cứ vào bảng số liệu thí nghiệm ta thấy tích số PV và thương số thay đổi. - Ghi nhận. I. Khí thực và khí lí tưởng - Các chất khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôilơ – Mariốt và Sáclơ. Giá trị của tích pV thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí. - Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng định luật Bôilơ – Mariốt và Saclơ. - Trong điều kiện áp suất không lớn lắm và không cần độ chính xác cao, có thể áp dụng hai định luật này cho khí thực. 2. Hoạt động 2: Xây dựng phương trình trạng thái của khí lí tưởng (25 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Giả sử có một lượng khí xác định ở trạng thái 1 (p1, V1, T1), chuyển khối kí này sang trạng thái (2) có (p2, V2, T2) được mô tả như đồ thị.(H.31.1) - Quá trình từ (1) đến (1’) là quá trình gì? Viết công thức biểu diễn quá trình đó? - Quá trình từ (1’) đến (2) là quá trình gì? Viết công thức biểu diễn quá trình đó? - Nhân 2 vế (a) và (b) ta có kết quả gì? - Phương trình (c) biểu diễn mối liên hệ của mấy thông số trạng thái? Đó là những thông số nào? - Phương trình có dạng như phương trình (c) gọi là phương trình trạng thái. Phương trình trên được nhà vật lí người pháp Clapêrôn đưa ra năm 1834 và được gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng hay phương trình Clapêrôn. - Ghi nhận. - Quá trình đẳng nhiệt: p1V1 = p’V2 (a) - Quá trình đẳng tích: (b) - Nhân 2 vế của (a) và (b) ta có: p1V1 p’V2 « (c) - Biểu diễn mối quan hệ của 3 trạng thái đó là: Áp suất p, thể tích V, nhiệt độ tuyệt đối T. - Ghi nhận. II. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (phương trình Clapêrông) 1. Phương trình trạng thái: Phương trình xác định mối liện hệ giữa ba thông số trạng thái của chất khí. 2. Biểu thức của phương trình - Giả sử có một lượng khí xác định ở trạng thái 1 (p1, V1, T1), ở trạng thái 2 là (p2, V2, T2). Giữa các thông số trạng thái có mối liên hệ sau: - Một cách tổng quát, có thể viết: - Phương trình trên được nhà vật lí người pháp Clapêrôn đưa ra năm 1834 và được gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng hay phương trình Clapêrôn. 3. Hoạt động 3: Củng cố và dặn dò (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Làm bài tập 7 SGK – trang 166? 1. Bài tập 7: - Phương trình trạng thái ta có: - Thể tích của khối khí ở điều kiện tiêu chuẩn: - Thay số ta có: V0 = 35,9cm3 IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: Bài 31 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG (tiếp theo) Tiết 52 1. Hoạt động 1: Tìm hiểu định luật Gay Luy - Xác (20 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Định nghĩa quá trình đẳng áp? - Từ khi p1 = p2 thì phương trình trên tương đương với phương trình nào? - Phương trình trên cho ta biết giữa V và T có mối liên hệ gì? - Trong quá trình đẳng áp, thể tích của một lượng khí xác định tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. Kết luận này chính là nội dung của định luật Gay Luy – Xác. - Định nghĩa theo SGK. - Ta thấy khi p1 = p2 thì - Tỉ lệ thuận. - Ghi nhận. III. Quá trình đẳng áp 1. Quá trình đẳng áp: (p = const) Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp. 2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp (Định luật Gay Luy – Xác): - Từ phương trình ta thấy khi p1 = p2 thì hay - Trong quá trình đẳng áp, thể tích của một lượng khí xác định tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối. 2. Hoạt động 2: Tìm hiểu về đường đẳng áp (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Đường đẳng áp là đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp. - Trong hệ tọa độ (OVT), đường đẳng áp là đường như thế nào? - Ứng với các áp suất khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng áp khác nhau. - Ghi nhận. - Là nửa đường thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ. - Ghi nhận. 3. Đường đẳng áp: - Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp. - Trong hệ tọa độ (OVT), đường đẳng áp là nửa đường thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ. p2 p1 < p2 O V T - Ứng với các áp suất khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng áp khác nhau. 3. Hoạt động : Tìm hiểu về độ không tuyệt đối (5 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh Đơn vị kiến thức - Vì sao ta phải dùng nhiệt độ tuyệt đối để biễu diễn sự biến đổi trạng thái của chất khí? - Kenvin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu từ 00K và 00K gọi là độ không tuyệt đối. 00K trong nhiệt giai Kenvin gần bằng –2730C trong nhiệt giai Xen – xi – út. - Vì theo trạng thái của một lượng khí luôn được xác định bởi 3 thông số xác định. Dựa vào đồ thị hình 331.3 và 31.4 nếu giảm nhiệt độ xuống 00K thì p = 0, V = 0, nếu ta tiếp tục hạ nhiệt độ xuống dưới 00K thì p, V sẽ có giá trị âm. Đó điều không thể thực hiện được. - Ghi nhận. IV. Độ không tuyệt đối Kenvin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu từ 00K và 00K gọi là độ không tuyệt đối. Các nhiệt độ trong nhiệt giai Kenvin đều có giá trị dương và mỗi độ chia trong nhiệt giai này cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Xenxiut. 4. Hoạt động 4: Củng cố và dặn dò (10 phút) Trợ giúp của giáo viên Hoạt động của học sinh 1. Làm bài tập 8 SGK – trang 166? 2. Về nhà làm bài tập 31.6 đến 31.9 SBT/71 1.Bài tập 8: Áp suất của một lượng khí giảm theo độ cao. - Gọi D0, D1 lần lượt là khối lượng riêng của không khí ở đktc và ở trên đỉnh núi và m khối lượng củqa lượng khí đó. - Ở độ cao 3140m áp suất của lượng khí giảm một lượng là: Dp = (mmHg) - Trạng thái 1 của một lượng khí trên đỉnh núi có các thông số: áp suất p1 = p0 -Dp = 446mmHg, thể tích V1 = , nhiệt độ T1 = 273 + 2 = 2750K. - Trạng thái 2 của lượng khí ở điều kiện tiêu chuẩn: áp suất p2 = 760mmHg, thể tích V0 = , nhiệt độ T0 = 273 + 0 = 2730K - Áp dụng phương trình trạng thái: ® D1 = 0,75g/cm3 2. Ghi nhận vào vở bài tập. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY: