Giáo án giảng dạy môn Vật lý 10 - Tiết 51 - 52: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Tiết 51 - 52 : 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 (p, T) và (p, t). - Hiểu ý nghĩa vật lí của “độ không tuyệt đối”. 2. Kỹ năng: - Từ các phương trình của định luật Bôi lơ-Mariốt và định luật Saclơ xây dựng được phương trình Clapêrôn và từ biểu thức của phương trình này viết được biểu thức đặc trưng cho các đẳng quá trình. - Vận dụng được phương trình Clapêrôn để giải được các bài tập ra trong bài và bài tập tương tự. II. CHUẨN BỊ Giáo viên : Tranh, sơ đồ mô tả sự biến đổi trạng thái. Học sinh : Ôn lại các bài 29 và 30. III. TIẾN TRÌNH DẠY – HỌC Tiết 1 Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ : Viết biểu thức của các định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sáclơ. Nêu dạng đường đẵng nhiệt và đẵng tích trên hệ trục toạ độ OpV. Hoạt động 2 (15 phút) : Tìm hiểu khí thực và khí lí tưởng. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản Nêu câu hỏi và nhận xét học sinh trả lời. Nêu và phân tích giới hạn áp dụng các định luật chất khí. Đọc sgk và trả lời : Khí tồn tại trong thực tế có tuân theo các định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sáclơ hay không. Trả lời câu hỏi : Tại sao vẫn có thể áp dụng các định luật chất khí cho khí thực. I. Khí thực và khí lí tưởng. Các chất khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sáclơ. Giá trị của tích pV và thương thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí. Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học. Sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không lớn ở nhiệt độ và áp suất thông thường Hoaït ñoäng 3 (25 phuùt) : Xaây döïng phöông trình traïng thaùi cuûa khí lí töôûng. Hoaït ñoäng cuûa giaùo vieân Hoaït ñoäng cuûa hoïc sinh Noäi dung cô baûn Nêu và phân tích các quá trình biến đổi trạng thái bất kì của một lượng khí. Vẽ hình 31.3. Hướng dẫn để học sinh xây dựng phương trình trạng thái. Cho học sinh biết hằng số trong phương trình trạng thái phụ thuộc vào khối lượng khí. Xét quan hệ giữa các thông số của hai trạng thái đầu và cuối. Xây dựng biểu thức quan hệ giữa các thông số trạng thái trong các đẵng quá trình và rút ra phương trình trạng thái. Ghi nhận mối liên hệ giữa hằng số trong phương trình trạng thái với khối lượng khí. II. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Xét một lượng khí chuyển từ trạng thái 1 (p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian 1’ (p’, V2, T1) : Ta có : hay = haèng soá Ñoä lôùn cuûa haèng soá naøy phuï thuoäc vaøo khoái löôïng khí. Phöông trình treân do nhaø vaät lí ngöôøi Phaùp Clapaâyroân ñöa ra vaøo naêm 1834 goïi laø phöông trình traïng thaùi cuûa khí lí töôûng hay phöông trình Clapaâyroân. Hoaït ñoäng 1 (5 phuùt) : Kieåm tra baøi cuõ : Cho bieát khí thöïc vaø khí lí töôûng khaùc nhau ôû nhöõng ñieåm naøo ? Vieát phöông trình traïng thaùi cuûa khí lí töôûng. Hoaït ñoäng 2 (20 phuùt) : Tìm hieåu quaù trình ñaüng aùp. Hoaït ñoäng cuûa giaùo vieân Hoaït ñoäng cuûa hoïc sinh Noäi dung cô baûn Yêu cầu học sinh nêu khái niệm quá trình đẵng nhiệt. Hướng dẫn để học sinh xây dựng phương trình đẵng áp. Yêu cầu học sinh rút ra kết luận. Giới thiệu định luật Gay-luyt-xắc. Yêu cầu học sinh nêu khái niệm đường đẵng áp. Yêu cầu học sinh vẽ đường đẵng áp. Yêu cầu học sinh nhận xét về dạng đường đẵng áp. Yêu cầu học sinh nhận xét về các đường đẵng áp ứng với các áp suất khacs nhau. Tương tự quá trình đẵng nhiệt, đẵng tích cho biết thế nào là quá trình đẵng áp. Xây dựng phương trình đẵng áp. Rút ra kết luận. Nêu khái niệm đường đẵng áp. Vẽ đường đẵng áp. Nêu dạng đường đẵng áp. nhận xét về các đường đẵng áp ứng với các áp suất khacs nhau. III. Quá trình đẵng áp. 1. Quá trình đẵng áp. Quá trình đẵng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi. 2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẵng áp. Từ phương trình , ta thấy khi p1 = p2 thì => = hằng số. Trong quá trình đẵng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. 3. Đường đẵng áp. Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẵng áp. Dạng đường đẵng áp : Trong hệ toạ độ OVT đường đẵng tích là đường thẳng kéo dài đi qua góc toạ độ. Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một lượng khí ta có những đường đẵng áp khác nhau. Đường ở trên có áp suất nhỏ hơn. Hoaït ñoäng 3 (10 phuùt) : Tìm hieåu ñoä khoâng tuyeät ñoái. Hoaït ñoäng cuûa giaùo vieân Hoaït ñoäng cuûa hoïc sinh Noäi dung cô baûn Yêu cầu học sinh nhận xét về áp suất và thể tích khi T = 0 và T < 0. Giới thiệu về độ không tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt đối. Nhận xét về áp suất và thể tích khi T = 0 và T < 0. Ghi nhận độ không tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt đối. IV. Độ không tuyệt đối. Từ các đường đẵng tích và đẵng áp trong các hệ trục toạ độ OpT và OVT ta thấy khi T = 0oK thì p = 0 và V = 0. Hơn nữa ở nhiệt độ dưới 0oK thì áp suất và thể tích sẽ só giá trị âm. Đó là điều không thể thực hiện được. Do đó, Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0oK và 0oK gọi là độ không tuyệt đối. Nhiệt độ thấp nhất mà cong người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là 10-9 oK. Hoạt động 4 (10 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Cho học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản trong bài. Hướng dẫn để học sinh giải các bài tập 4, 5, 6 trang 165, 166 sách giáo khoa. Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tấp cuối chương 5 sách bài tập. Tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài. Giải các bài tập theo sự hướng dẫn của thầy cô. Ghi các bài tập về nhà. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY