Bài giảng môn học Vật lý lớp 10 - Tuần 25 - Tiết 47: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử

Tuần: 25 Tiết: 47 Ngay soạn: 06/ 02/ 2012 PHẦN HAI : NHIỆT HỌC Chương V. CHẤT KHÍ CẤU TẠO CHẤT. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Hiểu được các nội dung về cấu tạo chất đã học ở lớp 8. - Nêu được nội dung cơ bản về thuyết động học phân tử chất khí. - Nêu được định nghĩa của khí lí tưởng. 2. Kỹ năng Vận dụng được các đặc điểm về khoảng cách giữa các phân tử, về chuyển động phân tử, tương tác phân tử, để giải thích các đặc điểm về thể tích và hình dạng của vật chất ở thể khí, thể lỏng, thể rắn. 3. Thái độ: Vui vẻ, yêu thích môn vật lí II. CHUẨN BỊ * Giáo viên : - Dụng cụ để làm thí nghiệm ở hình 28.4 SGK. - Mô hình mô tả sự tồn tại của lực hút và lực đẩy phân tử và hình 28.4 SGK. * Học sinh : Ôn lại kiwns thức đã học về cấu tạo chất đã học ở THCS III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1: Đặt vấn đề : Vật chất thông thường tồn tại dưới những trạng thái nào ? Những trạng thái đó có những đặc điểm gì để ta phân biệt ? Giữa chúng có mối liên hệ hay biến đổi qua lại gì không ? Đó là những vấn đề mà ta nghiên cứu trong phần NHIỆT HỌC. Hoạt động 2: Tìm hiểu cấu tạo chất. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh nêu những đặc điểm về cấu tạo chất đã học ở lớp 8. Yêu cầu học sinh lấy ví dụ minh hoạ về các đặc điểm đó. Đặt vấn đề : Tại sao các vật vẫn giữ được hình dạng và kích thước dù các phân tử cấu tạo nên vật luôn chuyển động. Giới thiệu về lực tương tác phân tử. Nêu và phân tích các đặc điểm về khoảng cách phân tử, chuyển động nhiệt và tương tác phân tử của các trạng thái cấu tạo chất. Nêu các đặc điểm về cấu tạo chất. Lấy ví dụ minh hoạ cho từng đặc điểm. Thảo luận để tìm cách giải quyết vấn đề do thầy cô đặt ra. Trả lời C1. Trả lời C2. Nêu các đặc điểm về thể tích và hình dạng của vật chất ở thể khí, thể lỏng và thể rắn. Giải thích các đặc điểm trên. I. Cấu tạo chất. 1. Những điều đã học về cấu tạo chất. + Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử. + Các phân tử chuyển động không ngừng. + Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao. 2. Lực tương tác phân tử. + Giữa các phân tử cấu tạo nên vật có lực hút và lực đẩy. + Khi khoảng cách giữa các phân tử nhỏ thì lực đẩy mạnh hơn lực hút, khi khoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút mạnh hơn lực đẩy. Khi khoảng cách giữa các phân tử rất lớn thì lực tương tác không đáng kể. 3. Các thể rắn, lỏng, khí. Vật chất được tồn tại dưới các thể khí, thể lỏng và thể rắn. + Ở thể khí, lực tương tác giữa các phân tử rất yếu nên các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. Chất khí không có hình dạng và thể tích riêng. + Ở thể rắn, lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh nên giữ được các phân tử ở các vị trí cân bằng xác định, làm cho chúng chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí này. Các vật rắn có thể tích và hình dạng riêng xác định. + Ở thể lỏng, lực tương tác giữa các phân tử lớn hơn ở thể khí nhưng nhỏ hơn ở thể rắn, nên các phân tử dao đông xung quang vị trí cân bằng có thể di chuyển được. Chất lỏng có thể tích riêng xác định nhưng không có hình dạng riêng mà có hình dạng của phần bình chứa nó. Hoạt động 3: Tìm hiểu thuyết động học phân tử chất khí. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Nhận xét nội dung học sinh trình bày. Gợi ý để học sinh giải thích. Nêu và phân tích khái niệm khí lí tưởng. Đọc sgk, tìm hiểu các nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí. Giải thích vì sao chất khí gây áp suất lên thành bình. Nhận xét về những yếu tố bỏ qua khi xét bài tón về khí lí tưởng. II. Thuyết động học phân tử chất khí. 1. Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí. + Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. + Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng ; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao. + Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình. 2. Khí lí tưởng. Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm gọi là khí lí tưởng. Hoạt động 4 : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh tóm tắt lại những kiến thức cơ bản đã học trong bài. Giới thiệu trạng thái vật chất đặc biệt : Plasma. Yêu cầu học sinh vầ nhà trả laời các câu hỏi và làm các bài tập trang 154, 155. Tóm tắt những kiến thức cơ bản. Ghi nhận trạng thái plasma. Chi các câu hỏi và bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tuần: 25 Tiết: 47 Ngay soạn: 06/ 02/ 2012 QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ÔT I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Nhận biết được các khái niệm trạng thái và quá trình. - Nêu được định nghĩa quá trình đẵng nhiệt. - Phát biểu và nêu được biểu thức của định luât Bôilơ – Ma riôt. - Nhận biết được dạng của đường đẵng nhiệt trong hệ toạ độ p – V. 2. Kỹ năng - Vận dụng phương pháp xữ lí các số liệu thu được bằng thí nghiệm vào việc xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẵng nhiệt. - Vận dụng được định luật Bôilơ – Mariôt để giải các bài tập trong bài và các bài tập tương tự. 3. Thái độ: Vui vẻ, yêu thích môn vật lí II. CHUẨN BỊ Giáo viên : - Thí nghiệm ở hình 29.1 và 29.2 sgk. - Bảng kết quả thí nghiệm sgk. Học sinh : Mỗi học sinh một tờ giấy kẻ ô li khổ 15x15cm III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Hoạt động 1 : Nêu nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử. Hoạt động 2 : Tìm hiểu trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu về các thông số trạng thái chất khí. Cho học sinh đọc sgk tìm hiểu khái niệm. Nhận xét kết quả. Nêu kí hiệu, đơn vị của các thông số trạng thái. Đọc sgk tìm hiểu các khái niệm : Quá trình biến đổi trạng thái và các đẵng quá trình. I. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T. Ở mỗi trạng thái chất khí có các giá trị p, V và T nhất định gọi là các thông số trạng thái. Giữa các thông số trạng thái của một lượng khí có những mối liên hệ xác định. Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái. Những quá trình trong đó chỉ có hai thông số biến đổi còn một thông số không đổi gọi là đẵng quá trình. Hoạt động 3: Tìm hiểu quá trình đẳng nhiệt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thiệu quá trình đẵng nhiệt. Cho hs tìm ví dụ thực tế. Ghi nhận khái niệm. Tìm ví dụ thực tế. II. Quá trình đẳng nhiệt. Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. Hoạt động 4 : Tìm hiểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Nêu ví dụ thực tế để đặt vấn đề. Trình bày thí nghiệm. Cho học sinh thảo luận nhóm để thực hiện C1. Cho học sinh thảo luận nhóm để thực hiện C2. Yêu cầu học sinh nhận xét về mối liên hệ giữa thể tích và áp suất của một lượng khí khi nhiệt độ không đổi. Giới thiệu định luật. Nhận xét mối liên hệ giữa thể tích và áp suất trong ví dụ mà thầy cô đưa ra. Quan sát thí nghiệm. Thảo luận nhóm để thực hiện C1. Thảo luận nhóm để thực hiện C2. Nhận xét về mối liên hệ giữa áp suất và thể tích của một khối lượng khí khi nhiệt độ không đổi. Ghi nhận định luật. Viết biểu thức của định luật. III. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. 1. Đặt vấn đề. Khi nhiệt độ không đổi, nếu thể tích của một lượng khí giảm thì áp suất của nó tăng. Nhưng áp suất có tăng tỉ lệ nghịch với thể tích hay không ? Để trả lời câu hỏi này ta phải dựa vào thí nghiệm. 2. Thí nghiệm. Thay đổi thể tích của một lượng khí, đo áp suất ứng với mỗi thể tích ta có kết quả : Thể tích V (10-6 m3) Áp suất p (105 Pa) pV (Nm) 20 1,00 2 10 2,00 2 40 0,50 2 30 0,67 2 3. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. Trong quá trình đẵng nhiệt của một khối lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. p ~ hay pV = hằng số Hoặc p1V1 = p2V2 = Hoạt động 5: Tìm hiểu về đường đẳng nhiệt. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Giới thệu đường đẵng nhiệt. Vẽ hình 29.3. Yêu cầu học sinh nhận xét về dạng đường đẵng nhiệt. Yêu cầu học sinh nhận xét về các đường đăbfx nhiệt ứng với các nhiệt độ khác nhau. Ghi nhận khái niệm. Nêu dạng đường đẵng nhiệt. Nhận xét về các đường đẵng nhiệt ứng với các nhiệt độ khác nhau. IV. Đường đẳng nhiệt. Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt. Dạng đường đẵng nhiệt : Trong hệ toạ độ p, V đường đẵng nhiệt là đường hypebol. Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẵng nhiệt khác nhau. Đường đẵng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn. Hoạt động 6: Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Tóm tắt những kiến thức đã học trong bài. Yêu cầu học sinh về nhà trả lời các câu hỏi và làm các bài tập trang 159. Ghi nhận những kiến thức cơ bản. Ghi các câu hỏi và bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tuần: 25 BÁM SÁT Ngay soạn: 06/ 02/ 2012 THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ KHÍ LÝ TƯỞNG Hoạt động 1 : Tìm hiểu thuyết động học phân tử khí lí tưởng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Yêu cầu học sinh nêu cấu tạo của các chất xung quang ta. Giới thiệu kích thước phân tử, nguyên tử. Giới thiệu chuyển động nhiệt của các phân tử khí. Yêu cầu học sinh so sánh kích thước phân tử với quãng đường chuyển động của chúng. Giới thiệu số phân tử trong 1 mol khí. Giới thiệu nguyên tử gam, phân tử gam của các chất khí. Yêu cầu học sinh nêu ví dụ. Yêu cầu học sinh nêu điều kiện tiêu chuẩn. Yêu cầu học sinh nhắc lại đặc điểm lực tương tác giữa các phân tử của thể rắn, lỏng, khí. Yêu cầu học sinh nhắc lại nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử khí. Nêu lại đầy đủ nội dung của thuyết động học phân tử khí lí tưởng. Yêu cầu học sinh nhắc lại khái niệm khí lí tưởng đã học. Nêu cách định nghĩa khác của khí lí tưởng. Yêu cầu học sinh cho biết trong điều kiện nào thì các khí thực có thể coi là khí lí tưởng. Nêu cấu tạo chất. Ghi nhận kích thước phân tử. Ghi nhận chuyển động nhiệt của các phân tử. Nhắc lại chuyển động nhiệt của các phân tử rắn, lỏng, khí. So sánh kích thước phân tử khí với khoảng cách giữa chúng. Ghi nhận số Avôgađrô. Ghi nhận nguyên tử gam, phân tử gam của các chất. Nêu ví dụ. Nêu điều kiện tiêu chuẩn. So sánh lực tương tác phân tử ở các thể rắn, lỏng, khí. Nhắc lại nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí. Ghi nhận ý bổ sung đầy đủ nội dung của thuyết động học phân tử khí lí tưởng. Nhác lại khái niệm. Ghi nhận cách định nghĩa khác của khí lí tưởng. Nêu điều kiện để các khí thực có thể coi là khí lí tưởng. 1. Cấu tạo các chất khí. + Các chất xung quanh ta đều cấu tạo bởi các phân tử. Mỗi phân tử cấu tạo bởi một hay nhiều nguyên tử. + Mọi chất khí tạo bởi các phân tử giống nhau. Kích thước của một phân tử, nguyên tử rất nhỏ, vào cở 10-9m. + Các phân tử khí luôn luôn chuyển động hỗn loạn, không ngừng – chuyển động này có tính đẵng hướng trong không gian, được gọi là chuyển động nhiệt. + Trong điều kiện bình thường, mật độ khí không đậm đặc, các quãng đường chuyển động của phân tử rất lớn so với các kích thước của phân tử nên các phân tử có thể coi là các chất điểm. 2. Mol khí. + Số phân tử trong 1 mol khí là : NA = 6,02.1023 phân tử/mol Hằng số NA gọi là số A-vô-ga-đrô. + Khối lượng của 1 mol khí (6,02.1023 phân tử) tính ra gam đúng bằng phân tử lượng của chất khí đó. + Trong điều kiện tiêu chuẩn, thể tích 1mol của mọi chất khí đều bằng 22,4l. 3. Tương tác phân tử. Các phân tử luôn luôn tương tác với nhau : Tương tác này mạnhk nhất đối với các phân tử chất rắn, thứ đến các phân tử của chất lỏng và yếu nhất là các phân tử chất khí. Ở điều kiện thường lực tương tác giữa các phân tử khí không đáng kể, trừ những khi chúng va chạm nhau hoặc va chạm vào thành bình. 4. Thuyết động học phân tử khí lí tưởng. + Mọi chất khí đều được cấu tạo bởi các phân tử, có kích thước không đáng kể, + Các phân tử luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng một cách đẵng hướng. + Các phân tử không tương tác với nhau trừ lúc va chạm với nhau hoặc với thành bình. + Chuyển động hỗn loạn của các phân tử gọi là chuyển động nhiệt, vì, các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ khí càng cao. Chất khí có đủ 4 tính chất trên được gọi là khí lí tưởng. Trong điều kiện bình thường khi nhiệt độ không thấp và áp suất không cao thì các khí thực có thể coi gần đúng là khí lí tưởng. Hoạt động 2 (18 phút) : Giải một số bài tập. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài giải Yêu cầu xác định khối lượng phân tử nước. Yêu cầu học sinh xác định số phân tử nước cần tìm. Yêu cầu học sinh xác định khối lượng của 1 mol khí. Yêu cầu học sinh tìm xem đó là phân tử gam của chất nào. Yêu cầu học sinh tính khối lượng nguyên tử hyđrô trong hợp chất. Yêu cầu học sinh tính khối lượng nguyên tử các bon trong hợp chất. Xác định khối lượng mỗi phân tử nước. Xác định khối lượng của thể tích nước từ đó xác định số phân tử. Xác định khối lượng của 1mol. So sánh để biết đó là phân tử gam của chất nào. Tính khối lượng nguyên tử hyđrô trong hợp chất. Tính khối lượng của nguyên tử các bon trong hợp chất. Bài 28.6. Số phân tử có trong thể tích V là : N = = = 6,7.1024 (pt) Bài 28.7. Khối lượng của một mol khí này là : m = = 16.10-3(kg/mol) Phân tử gam này là của CH4. Khối lượng của nguyên tử hyđrô trong hợp chất : mH = = = 6,64.10-27(kg) Khối lượng của nguyên tử các bon trong hợp chất : mC = = = 2.10-26(kg) Hoạt động 3 : Giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Yêu cầu học sinh về nhà trả lời các câu hỏi từ 28.1 đến 28.5 sách bài tập. Ghi các câu hỏi để về nhà làm. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tổ trưởng kí duyệt 06/02/2012 HỊANG ĐỨC DƯỠNG