Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 10 trường THPT Thọ Xuân 5 cách phân dạng bài toán nguyên lí I nhi...

Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 10 trường THPT Thọ Xuân 5 cách phân dạng bài toán nguyên lí I nhiệt động lực học qua các đẳng quá trình và phương trình Cla Pê rôn Men đê lê ép 1 1 Mở đầu 1 1 Lí do[.]

1.1 Lí chọn đề tài Mở đầu Vật lí mơn học tự nhiên trừu tượng khó Phần khó vật lí tập, tập vật lí đa dạng Lượng tập sách giáo khoa sách tập vật lí chưa đủ đáp ứng với nhu cầu tuyển sinh thi học sinh giỏi học sinh Trong đề thi HSG gần Mỗi đề thi thường có số câu hỏi khó mà học sinh vận dụng cơng thức SGK khơng thể làm Cụ thể: Ở SGK lớp 10 bản, Bài 33: Các ngun lí nhiệt động lực học Bài tốn cho số mol khí thay đổi trạng thái theo đẳng q trình u cầu tìm nhiệt lượng khí hấp thụ hay tỏa tốn tìm nhiệt lượng mà khối khí đẵ trao đổi với ngoại vật chu trình bao nhiêu? Đây tốn khó đề thi gần để đạt - 10 điểm kỳ thi THPTQG điều trở ngại lớn mà em cần phải vượt qua Ở sáng kiến này, hướng dẫn công thức cần thiết mẹo giải nhanh để em rút gọn dạng toán xương xẩu qua toán áp dụng ngun lí I vào đẳng q trình Sáng kiến đề cập đến tập điển hình liên quan đến tìm nhiệt lượng cách chuyển đổi từ đồ thị VOT sang POV để tính cơng thức thơng qua đẳng q trình, ngồi cịn có tập nâng cao, cho kỳ thi trước tập hóc búa khác liệt kê hướng dẫn giải chi tiết sáng kiến Học sinh gặp dạng tốn kì thi gần thường hay lúng túng, dẫn đến việc thụ động làm loại tập hiệu không cao, nhiều thời gian không đáp ứng với đề thi trắc nghiệm năm gần Qua kinh nghiệm giảng dạy mình, tơi nhận thấy em nắm chất vấn đề, phân dạng cụ thể tập chắn cảm thấy hứng thú say mê giải tập vật lí với hiệu cao Hơn hình thức thi trắc nghiệm yêu cầu cần giải nhanh tìm kết xác tốn đạt điểm cao kì thi Vì q trình dạy học tơi thấy cần thiết phải làm cho học sinh hiểu đúng, giải nhanh, hiệu Đó lí tơi chọn đề tài “Kinh nghiệm hướng dẫn học sinh lớp 10 trường THPT Thọ Xn cách phân dạng tốn ngun lí I nhiệt động lực học qua đẳng trình phương trình Cla-pêrơn-Men-đê-lê-ép” 1.2 Mục đích nghiên cứu Mục đích SKKN nhằm giúp học sinh hiểu sâu sắc kiến thức vật lí, nắm rõ chất vật lý Giúp em có hệ thống tập có phương pháp giải tập 1.3 Đối tượng nghiên cứu + Học sinh trường THPT Thọ Xuân + Các dạng tập tính nhiệt lượng tỏa ra, thu vào, nhiệt dung đẳng tích, đẳng áp, hệ số đoạn nhiệt, độ biến thiên nội năng, cách chuyển đổi đồ thị từ VOT sang POV để tính cơng sinh chu trình SangKienKinhNghiem.net 1.4 Phương pháp nghiên cứu Các dạng tập ngun lí I cho đẳng q trình biến đổi trạng thái chương trình Vật lý 10 bản, nâng cao tài liệu tham khảo dành cho học sinh ôn thi đại học, ôn thi học sinh giỏi cấp tỉnh Trong SKKN, sử dụng phương pháp chủ yếu nghiên cứu lý luận tập vật lý, nghiên cứu tài liệu tham khảo nâng cao khác có liên quan đến nội dung sáng kiến 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm + Đã thiết lập thêm cơng thức tính cơng đẳng q trình, nhiệt dung đẳng áp đẳng tích khai triển từ tài liệu [2] Ôn tập nhiệt học Olympic 30-4 thầy - Tiến Trung - Trên YouTube Từ áp dụng cho tốn ví dụ trang Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2.1 Cơ sở lí luận Việc tìm phương pháp giải phân dạng tập vật lý cho học sinh nhà trường giúp học sinh hiểu cách sâu sắc đầy đủ kiến thức cần thiết chương trình, củng cố hệ thống lí thuyết theo ý đồ người viết, đồng thời làm bật ý nghĩa thực tế dạy dễ nâng cao trình độ kiến thức cho học sinh, giúp em linh hoạt sống xử lí tình Học sinh có kỹ vận dụng kiến thức giải tập vật lý thước đo độ sâu kiến thức mà học sinh thu nhận Trong thực tế trường học, người giáo viên có trình bày nội dung lý thuyết sách giáo khoa tài liệu nâng cao cách mạch lạc, hợp lơgic, phát biểu định luật xác, điều kiện cần chưa đủ để học sinh hiểu nắm sâu kiến thức Điều kiện đủ phải cho học sinh phương pháp giải tập, biết phân loại tập, nắm chất vật lý, vận dụng lý thuyết thành thạo để giải tập, phải luyện cho học sinh kĩ giải 2.2 Thực trạng vấn đề Với kiến thức lí thuyết mà sách giáo khoa đưa hướng dẫn giáo viên lớp học sinh khó vận dụng để giải nhanh toán trắc nghiệm liên quan Vì q trình dạy học tơi hướng dẫn học sinh thiết lập mối liên hệ giá trị tính cơng q trình đẳng tích, đẳng nhiệt, đẳng áp, đoạn nhiệt giá trị C v , C p (đưa công thức rút gọn) từ suy luận kết liên đới cách nhanh chóng xác giúp học sinh tiết kiệm thời gian trình làm đạt kết tốt trình học tập học sinh Trong năm học 2016 - 2017, dạy lớp 10A3 lớp thuộc ban KHTN nhà trường Kết kiểm tra bồi dưỡng theo lớp lần thống kê sau: SangKienKinhNghiem.net Câu hỏi Câu hỏi tính cơng chu trình (1 câu) Tổng số HS lớp (40) Số học sinh tham gia kiểm tra 40/40 Số học sinh làm 2/40 Tỷ lệ 5% 2.3 Các giải pháp Với kết thực tế cụ thể vậy, thấy để đạt hiệu cao trình dạy q trình học học sinh tơi đưa số giải pháp sau: - Các công thức rút gọn mối liên hệ - Các hệ rút từ mối liên hệ - Phương pháp giải cụ thể - Vận dụng mối liên hệ, hệ phương pháp giải cụ thể vào dạng tập cụ thể 2.3.1 Các công thức thức rút gọn mối liên hệ Adang  nhiet , Adang tich , Adang  ap , Adoan  nhiet + Nội chất khí: Nội năng lượng bên chất khí U  Wđ  Wt  f (T , V ) Đối với khí lí tưởng nội phụ thuộc vào nhiệt độ U  f (T ) n : Số mol U  nC v T với C v : Nhiệt dung đẳng tích T : Nhiệt độ Suy ra: U  nC v (T2  T1 )  nC v T + Nguyên lí I nhiệt động lực học U  A  Q   A '  Q  U  U với A   pV   p(V2  V1 ) A '  pV  p (V2  V1 ) Quy ước dấu: Q > 0: Vật nhận nhiệt lượng từ vật khác Đơn vị: J Q < 0: Vật truyền nhiệt lượng từ vật khác Đơn vị: J A > 0: Vật nhận công từ vật khác; A ฀ ' Đơn vị: J A < 0: Vật thực công lên vật khác; A, ฀ ' Đơn vị: J A ,12 ฀ nên khí sinh cơng Đơn vị: J A ,12 ฀ nên khí nhận cơng Đơn vị: J U : Là độ biến thiên nội U : Là nội sau Đơn vị: J U : Là nội đầu Đơn vị: J [1] + Áp dụng nguyên lí I cho đẳng trình biến đổi trạng thái * Quá trình đẳng nhiệt : T = const  PV  const SangKienKinhNghiem.net V2 P  nRT ln   A  A ' V1 P2 P Chú ý: nRT  P1V1  P2V2 Và U   Q  nRT ln Chứng minh: dA  pdv P1 V2 Với A  S(1,2, V2 ,V1 )=  pdv V1 p V2 nRT nRT  A  dv  nRT ln V V V V1  nRT (ln V2  ln V1 )  A  nRT ln V2 V1 P2 V2 V1 V V P  Q  nRT ln  nRT ln   A  A ' V1 P2 V1 V2 Từ đồ thị hình vẽ trình từ đến nhiệt độ khơng đổi U  A 12 ฀ nên trình giản nở đẳng nhiệt sinh công nên Q  A '12 >0 nhận nhiệt lượng Quá trình từ đến q trình nén đẳng nhiệt, nhiệt độ khơng đổi U  A,12 ฀ , thể tích khí giảm nên khí nhận cơng Do khí tỏa nhiệt, tức Q ,  Q >0 p , * Q trình đẳng tích: V = const  P  const T Và A,  p1 U  nC v T  nC v (T2  T1 ) Q  A ,  U  U  nC v T p2 Nhìn vào đồ thị ta thấy, trình từ đến trình làm lạnh đẳng tích Q ฀  Q ,  Q  0 tỏa nhiệt Quá trình từ đến q trình làm nóng đẳng tích p Suy Q > khí nhận nhiệt lượng V * Quá trình đẳng áp V  const T A ,  Fx  psx  pV  p (V2  V1 ) P = const  p2  p1 U  nC v T  nC v T  nC v (T2  T1 ) Q  A ,  U  PV2  PV1  nCV T Q  nRT2  nRT1  nC v (T2  T1 )  n(T2  T1 )( R  C v ) V1 Đặt C p  R  Q  nC p T  nC p (T2  T1 ) Nhìn vào đồ thị ta thấy trình từ đến trình giản nở đẳng áp sinh cơng, suy A,12  vật nhận nhiệt lượng V V2 SangKienKinhNghiem.net Nếu từ trình nén đẳng áp A,12  vật nhận công tỏa nhiệt * Q trình đoạn nhiệt Có Q = (khơng nhận nhiệt, khơng trao đổi nhiệt bên ngồi) Phương trình: PV  const ; ( nhiệt nRT  )  const  TV  1  h / s ,  hệ số đoạn V P1V1  1 U  nC v T  nC v (T2  T1 ) A,  Q   U  A ,  Chú ý:   Cp Cv iR (i  2) R Cp  Cv  i bậc tự chất khí i = (là khí đơn nguyên tử: ArHe; Ne) i = (là khí lưỡng nguyên tử: H O ; O2 ; CO ) i = (là khí đa nguyên tử: CO2 ; NO2 ) * Phương trình Cla-pê-rôn-Men-đe-lê-ép PV m PV   RT  RT Chú ý: nRT  P1V1  P2V2  P3V3  n m: Khối lượng (g)  : Khối lượng nguyên tử, phân tử (g/mol) P: Áp suất (Pa-N/m) V: Thể tích ( m ) T: Nhiệt độ (K-ken vin) R = 8,31 (J/mol.K) [2] 2.3.2 Các hệ rút từ mối liên hệ Từ nguyên lí thứ ta suy số hệ sau: a, Đối với hệ cô lập (A = Q = 0) U  hay U = const Vậy, nội hệ cô lập đại lượng bảo tồn Xét hệ lập gồm hai vật trao đổi nhiệt với nhau: Gọi Q1 ,Q2 nhiệt lượng mà chúng nhận thì: Q  Q1  Q2   Q1  Q2 Nếu Q1 < (vật tỏa nhiệt) Q2 > (vật thu nhiệt) ngược lại Vậy hệ cô lập gồm hai vật trao đổi nhiệt, nhiệt lượng vật tỏa nhiệt lượng mà vật thu vào b, Hệ biến đổi theo chu trình Hệ máy làm việc tuần hồn, nghĩa biến đổi theo q trình kín hay chu trình Sau dãy biến đổi hệ trở trạng thái ban đầu Như sau chu trình U  suy A = - Q SangKienKinhNghiem.net Vậy: Trong chu trình, cơng mà hệ nhận có giá trị nhiệt hệ tỏa bên ngồi hay cơng hệ sinh có giá trị nhiệt mà hệ nhận vào từ bên 2.3.3 Phương pháp cụ thể Trong cách giải tốn ngun lí I nhiệt động lực học vào đẳng trình cần nắm rõ bước sau: Bước 1: Xác định tốt công thức A, Q, U  ? đẳng trình Bước 2: Chuyển đổi tốt hệ tọa độ VOT sang hệ tọa độ POV tính cơng đề u cầu Bước 3: Thiết lập phương trình liên hệ, giải tìm nghiệm 2.3.4 Vận dụng 2.3.4.1 Dạng 1: Dạng tốn tìm nhiệt lượng khí tỏa thu vào, nhiệt lượng mà khối khí trao đổi với ngoại vật chu trình Ví dụ 1: Khối lượng m = 40g khí neeon (   20) nhiệt độ 27 C, thể tích ban đầu lít Nén đẳng nhiệt, cơng lực ngồi 6750J Thể tích giảm lần Nếu làm nóng đẳng áp để thể tích tăng lên cũ Nhiệt lượng khí tỏa nhiệt lượng khí hấp thụ 15nRT0 J 15nRT0  J 15nRT0 J 15nRT0  J A Q , toa  Q  6750 J ; Qthu  B Q , toa  Q  6750 J ; Qthu  C Qtoa ,  Q  6750 J ; Qthu D Qtoa ,  Q  6750 J : Qthu Hướng dẫn: Đối với tốn em cần nắm cơng thức nhiệt dung đẳng áp Q  nC p T nắm trình đẳng áp (định luật Gay-Luy-Sắc), trình đẳng nhiệt (định luật Bơi-Lơ-Ma-Ri-Ốt) cơng thức độ biến thiên nội năng: V0 m mà V0  6l T0  300 K , n   2(mol )  Áp dụng trình đẳng nhiệt: PV  P0V0  P  4P0 Giả thiết đề cho V  Độ biến thiên nội vật: U  A  Q (1) Vì trình đẳng nhiệt nên U   Q   A  6750 J  Q ,  Q  6750 J p V3 V VT   T3   4T0 T3 T V 2 Và Q  nC p T  n R(T3  T0 )  5nR.3T0 15nRT0  2 p2=4p0 tính theo cách khác sau: Từ hình vẽ ta có: P3  P2  P0   A,  P3 V  P3 p0 nRT0 V0 V2=V v V1=V0 3V0  3nRT0 SangKienKinhNghiem.net 3 nR (T3  T0 )  nR.3T0 2 9nRT0 15nRT0  Q  U  A,  3nRT0   2 , Thay A U vào công thức: Q  U  A, U  nCv T  Suy ra: Đáp án A Ví dụ 2: Một lượng khí lí tưởng biến đổi trạng thái theo chu trình ABCA (hình vẽ 2.1) Nhiệt lượng mà khối khí trao đổi với ngoại vật chu trình bao nhiêu? A 2kJ B 6kJ C 4kJ D 8kJ P (kPa) Hình vẽ 2.1 A B C V (m ) Hướng dẫn: Với toán cần xác định cơng chu trình, độ biến thiên nội chu trình áp dụng độ biến thiên nội Ta biết chu trình thì: U  Có: A, chutrinh  A, AC  A, AB  A, BC   p (V2  V1 )  Ptb (V1  V2 )   3(6  2)  Áp dụng công thức: U  Q  A, (1) Vì U  nên từ (1) suy ra: Q  A,  4kJ Suy ra: Đáp án C ( p3  p1 ) (2  6)  J Ví dụ 3: Một mol khí thay đổi trạng thái theo trình 1-2-3 (Hình vẽ 3) Nội mol khí xác định theo biểu thức U  cT với c số Giá trị V1 , V2 , p1 p biết Nhiệt lượng mà khí hấp thụ q trình p   R A Q  (V 2V1 )    p1    c 2 p   c B Q  (V 2V1 )    p1    R 2 p   c C Q  (V 1V2 )   p1   R D Q  (V 1V2 )         p   R 1   p1     C  SangKienKinhNghiem.net p p2 (Hình vẽ 3) p1 v v1 v2 Hướng dẫn: Với toán cho đồ thị POV ta cần xác định trạng thái trạng thái thông qua phương trình Cla-pê-rơn-Men-đê-lê-ép, tính cơng suất trung bình đoạn 1-2 Từ tìm A,  ptb (V2  V1 ) kết hợp với công thức Q  U  A , suy Q: U  cT1 U  cT3  U  c(T3  T1 ) Phương trình Cla-pê-rơn-Men-đê-lê-ép viết cho mol khí trạng thái trạng thái 3: PV PV 1  RT1 (1) ;  RT3 (2) , Cơng A khối khí thực trình 1-2: A,  ptb (V2  V1 ) Vì 1-2 đoạn thẳng nên p tỉ lệ với V Do ptb  Vậy A,  ( p  p1 ) p1  p 2 V2  V1 Rút T1 từ (1) T3 từ (2) thay vào biểu thức U  c(T3  T1 ) ta được: U  cp1 (V2  V1 ) R Thay biểu thức A U vào Q  U  A, ta được: p   c  Q  (V 2V1 )    p1     R  Suy ra: Đáp án B Ví dụ 4: Một xylanh đặt thẳng đứng, bịt kín hai đầu, chia làm hai phần pittông nặng cách nhiệt Cả hai bên pittông chứa lượng khí lý tưởng Ban đầu nhiệt độ khí hai phần thể tích phần khí pittơng gấp lần thể tích khí phần pittơng Bỏ qua ma sát pittơng xylanh Nếu nhiệt độ khí phần pittông giữ không đổi thể tích khí phần pittơng gấp lần thể tích khí phần pittơng Tìm nhiệt lượng mà khí ngăn nhận được, coi khí đơn nguyên tử Tính kết theo P1 V1 áp suất thể tích ban đầu khí ngăn 7  2  C Q  A,  Q    ln  P1V1 5  A Q  A ,  Q    ln  P1V1 B Q  A,  Q    ln  P1V1 2  D Q  A,  Q    ln  P1V1 [2] 7  Hướng dẫn: Đây tốn khó u cầu em đọc kĩ đề kiến thức phương trình Cla-pê-rơn-Men-đê-lê-ép, độ biến thiên nội năng, cần phải nắm phương trình cân pittơng: SangKienKinhNghiem.net Lượng khí phần xylanh nên: ' ' ' PV P V P V P V m R  1  2  1  2  T1 T1 T1 T2 Vì V1  V2 nên P2  P1  Mg = P1S ' V1' P1’ V1, P1 Theo giả thiết: V1'  V2' / , suy ra: T2 P2' 2 ' T1 P1 V2, P2 (1) V2’, P2’ Phương trình cân pittơng: (P2  P1 )S  Mg  (P2  P1 )S  P2'  P1'  P1 ' ' (2) Từ phương trình trạng thái phần pittông: ' P1V1 = P1’V1’ V1 P2' V1'  P1  P1 suy ra: '   P1 V1 V1 ' (3) ' Do: V1 + V2 = V1’ + V2’  V1  ; V1 Thay vào (3), ta được: P2'  1  ' P1 2 T2 P2' Thay vào (1), ta có kết quả:  '   T2  3T1 T1 P1 Nhiệt lượng mà khí ngăn nhận dùng để tăng nội sinh công - Độ tăng nội khí: ΔU = nR T2  T1   3nRT1  3P1V1 - Cơng mà khí sinh dùng để tăng pittông sinh cơng cho khí ngăn A , = A1 + A2 = Mgh + P1V1ln V1 P1V1 7    P1V1 ln  Q  A ,  Q    ln  P1V1 ' V1 2  Suy ra: Đáp án A 2.3.4.2 Dạng 2: Dạng tốn tính cơng sinh chu trình chuyển đổi đồ thị từ hệ VOT sang hệ POV Ví dụ 5: Một mol khí lí tưởng thực chu trình 1-2-3-1 (như hình vẽ 5.1) Biết T1 = 300K; T3 = 675K; V3 = 5lít; R = 8,31J/mol.K; điểm nằm Parabol có đỉnh tọa độ Vậy cơng sinh chu trình A A  312( J ) C A  321( J ) B A  213( J ) D A  231( J ) V(l) V3 V1 O T1 T2 T3 Hình câu Hìnhcho vẽ 5.1 T(K) SangKienKinhNghiem.net Hướng dẫn: Ở trạng thái 3: P3  RT3  11,22.10 N / m V3 Vì T1 =  V12 T3 =  V32 nên: Suy V1  10 l ; P1  V1 T1 300    V3 T3 675 RT1  7,48 105 N/m2 V1 Phương trình đoạn 1-3 hệ tọa độ (P,V) sau: Từ P.V = RT = R  V2 Suy P = R  V nên đoạn 1-3 hệ (P,V) đoạn thẳng qua góc tọa độ P P3 P1 O V3 V1 V Công sinh ra: A  ( P3  P1 )(V3  V1 )  312( J ) Suy ra: Đáp án A Ví dụ 6: Một khối lượng khí thực chu trình biến đổi đồ thị hình bên Cho biết t1 ,V1 , t ,V3 Ở điều kiện chuẩn khí tích V0 Cơng khí thực sau chu trình biến đổi là: P0V0 T1 T3 (  )(V3  V1 ) T0 V3 V1 PV T T B A,  ( P2  P1 )(V1  V2 )  0 (  )(V1  V3 ) T0 V3 V1 PV T T C A,  ( P2  P1 )(V1  V2 )  0 (  )(V3  V1 ) D T0 V1 V3 PV T T A ,  ( P2  P1 )(V2  V1 )  0 (  )(V3  V1 ) v T0 V3 V1 A A,  ( P2  P1 )(V2  V1 )  V3 V1 T 10 SangKienKinhNghiem.net Hướng dẫn: P  const T V P  const   const T P V  const  P2 Vậy cơng khí sau chu trình là: A ,  S1234  ( P2  P1 )(V2  V1 ) (1) P1 P0V0 P0V0T1 P2V2 P3 V3    P1  Có: (2) T0 T2 T3 T0V1 P PV T Và P2  P3  0 (3) Ở điều kiện chuẩn P0  1(atm) V3T0 V Thay P1 P2 vào ta có: A ,  S1234  ( P2  P1 )(V2  V1 )  P0V0 T3 T1 (  )(V3  V1 ) T0 V3 V1 Suy ra: Đáp án D Ví dụ 7: Có 1g khí Heli (coi khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực chu trình - - - - biểu diễn giản đồ P-T P hình 7.1 Cho P0 = 105Pa; T0 = 300K Vậy công mà khí thực giai đoạn chu trình 2P0 A A12  6,42.10 J ; A23  8,65.10 J ; A34  6,39.10 J ; A41  P0 B A12  6,42.10 J ; A23  8,65.10 J ; A34  9,36.10 J ; A41  T C A12  6,24.10 J ; A23  8,65.10 J ; A34  6,36.10 J ; A41  0 T0 2T0 D A12  6,24.10 J ; A23  8,65.10 J ; A34  9,36.10 J ; A41  Hướng dẫn: Hình 7.1 Q trình - có P tỷ lệ thuận với T nên q trình đẳng tích, thể tích trạng thái nhau: V1 = V4 Sử dụng phương trình C-M trạng thái ta có: m RT1 m RT1 , suy ra: V1   P1  P(105Pa) Thay số: m = 1g;  = 4g/mol; R = 8,31 J/(mol.K); T1 = 300K P1 = 2.105 Pa ta được: P1 V1  V1  8,31.300  3,12.10 3 m 2.10 Để tính cơng, trước hết sử dụng phương trình trạng thái ta tính thể tích: V2 = 2V1 = 6,24.10 – m3; V3 = 2V2 = 12,48.10 – m3 Cơng mà khí thực giai đoạn: A12  p1 ( V2  V1 )  2.105 (6,24.10 3  3,12.10 3 )  6,24.102 J 3,12 6,24 Hình 7.2 V(l) 12,4 11 SangKienKinhNghiem.net A23  p2 V2 ln V3  2.105.6,24.10 3 ln  8,65.10 J V2 A34  p3 ( V4  V3 )  105 (3,12.10 3  12, 48.10 3 )  9,36.10 J A41  q trình đẳng tích Suy ra: Đáp án D Ví dụ 8: Trên hình vẽ cho chu trình thực n mol khí lý tưởng, gồm trình đẳng áp hai trình có áp suất p phụ thuộc tuyến tính vào thể tích V Trong q trình đẳng áp 1-2, khí thực cơng A nhiệt độ tăng lần Nhiệt độ Các điểm nằm đường thẳng qua gốc toạ độ Cơng mà khối khí thực chu trình A Act  A B Act  A C Act  A D Act  A Hướng dẫn: Công khí thực q trình đẳng áp 1-2 bằng: A  p1 (V2  V1 ) Vì p1V1  nRT1 p2V2  nRT2  4nRT1 nên A  3nRT1 ; Suy ra: T1  A 3nR Công mà khí thực chu trình tìm cách tính diện tích tam giác 123 bằng: Act  ( p1  p3 )(V2  V1 ) Từ phương trình trạng thái ta tìm được: V1  4nRT1 A nRT1 A V2    p1 p1 p1 p1 A p  Do đó: Act  1   2 p1  Vì điểm nằm đường thẳng qua gốc toạ độ nên: p3 V3  p1 V2 Mặt khác, từ phương trình trạng thái ta có: nRT1 A 4A V2   p3 p3 p1 p p p Từ suy ra:  hay  p1 p1 p3 V3  Vậy cơng mà khối khí thực chu trình là: Act  A Suy ra: Đáp án B 12 SangKienKinhNghiem.net Ví dụ 9: Một mol khí Hêli thực chu trình hình vẽ gồm trình: đoạn nhiệt 1-2, đẳng áp 2-3 đẳng tích 3-1 Trong trình đoạn nhiệt hiệu nhiệt độ cực đại cực tiểu khí T Biết q trình đẳng áp, khí toả nhiệt lượng Q Cơng A khối khí thực chu trình 2 C A  RT  Q 5 2 D A  RT  Q [9] A A  RT  Q B A  RT  Q Hướng dẫn: Trong trình đoạn nhiệt 1-2, T1 nhiệt độ cực đại, T2 nhiệt độ cực tiểu, viết: T1  T2  T Trong trình đẳng áp 2-3, áp dụng nguyên lý I nhiệt động lực học, ta có:  Q  CV (T3  T2 )  p (V3  V2 ) (1) với CV = 3R/2 Từ (1) phương trình trạng thái trạng thái 3, ta có: T2  T3  Q 2Q  CV  R R Trên đoạn đẳng tích 3-1, khí khơng thực cơng, cịn độ tăng nội khí nhiệt lượng mà khí nhận được: Q31  CV (T1  T3 )  CV T1  T2  T2  T3   CV (T  2Q ) 5R Vậy cơng mà khối khí thực sau chu trình là: A  Q31  Q  RT  Q Suy ra: Đáp án D 2.3.5 Bài tập vận dụng Câu Nhờ nhận nhiệt mà 6,5g khí Hiđrơ 27 C giản nở đẳng áp gấp đơi thể tích ban đầu Biết nhiệt dung riêng đẳng áp khí Hiđrơ c p  14,3.10 J / kg.K Cơng khối khí thực độ biến thiên nội khối khí A A ,  7102 J ; U  19783J B A ,  8102 J ; U  18783J C A ,  8102 J ; U  19783J D A ,  7102 J ; U  19783J 13 SangKienKinhNghiem.net Câu Trong xilanh đặt thẳng đứng có pittơng mỏng, nhẹ, linh động cách nhiệt Bên pittông mol khí Heli (coi khí lí tưởng) nhiệt độ to  27o C Bên pittông chất lỏng, phía chất lỏng khơng khí (Hình 2) Ban đầu thể tích khí Heli, chất lỏng khơng khí xilanh Vo  1lit , áp suất cột chất lỏng xilanh gây po Áp suất khí po  105 N / m Hỏi phải nung Hình nóng khí (qua đáy xilanh) nhiệt lượng tối thiểu để khí dãn nở, pittông lên chất lỏng chạm miệng xilanh A Q  4939,5 J B Q  3939,5 J C Q  5939,5 J D Q  2939,5 J Câu Cho mol khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi theo chu trình thuận nghịch biểu diễn đồ thị (hình 3); đoạn thẳng 1- có đường kéo dài qua gốc toạ độ trình - đoạn nhiệt Biết: T1= 300K; p2 = 3p1; V4 = 4V1 Cơng khí thực sau chu trình là: A 4,435 RT1 B 3,543 RT1 C 4,3455 RT1 D 3,355 RT1 p p2 p3 p1 O V V1 V2 V4 H×nh Câu Lấy 2,5 mol chất khí lí tưởng nhiệt độ 300K Nung nóng đẳng áp lượng khí thể tích 1,5 lần thể tích lúc đầu Nhiệt lượng cung cấp cho khí q trình 11,04 kJ Cơng mà khí thực độ tăng nội A A  3.116 J ; U  8,924 KJ B A  4.116 J ; U  7,924 KJ C A  4.116 J ; U  8,924 KJ D A  3.116 J ; U  7,924 KJ Câu Một lượng khí lí tưởng biến đổi trạng thái theo chu trình ABCA (hình vẽ) Nhiệt lượng mà khối khí trao đổi với ngoại vật chu trình bao nhiêu? A 2KJ B 4KJ C 6KJ D 8KJ [3] P(kPa) A B C V (m ) SangKienKinhNghiem.net 14 2.4 Hiệu 2.4.1 Hiệu hoạt động giáo dục nhà trường - Trong trình dạy học sinh tơi thử nghiệm phương pháp sáng kiến lớp 10 trường THPT Thọ Xuân Trong tơi áp dụng sáng kiến theo cách trình bày Kết cho thấy: Đa số học sinh hứng thú với nội dung dạy, quan trọng hình thành cho học sinh số kỹ nhận thức, xử lí thơng tin, định, tìm kiếm hỗ trợ,… Từ đó, điều chỉnh hành vi để trở nên học sinh khiêm tốn, có đạo đức, văn hóa biết xử lí tình sống Nhưng thấy quan trọng đa số em bắt đầu hình thành lối tư nhìn nhận vấn đề cách đa chiều, tồn diện Điều thể rõ viết nguyên lí I nhiệt động lực học vào đẳng q trình phương trình Cla-pê-rơn-Men-đêlê-ép - Ở nhóm 1, khơng áp dụng sáng kiến này, tơi thấy, em học sinh hứng thứ với nội dung học, cách tư học sinh vấn đề sống, học mơn học khác khơng tồn diện Nhất là, thực hành, em khơng có cách nhìn tồn diện, đánh giá đa chiều vấn đề nêu - Kết kiểm tra lần theo lối tư duy, xử lí tình thực tiễn 40 học sinh lớp 10A3 lý hai phương pháp thăm dò ý kiến học sinh học lớp sau: Tổng số HS lớp (40) 20HS (Nhóm khơng áp dụng SK) 20HS (Nhóm áp dụng SK) Tỉ lệ Tỉ lệ khá, TB giỏi Thăm dò học Tỉ lệ yếu, Thích, Hiểu Bình Khơng dễ nhớ thường hứng thú 6/20 12/20 2/20 3/20 4/20 10/20 3/20 14/20 6/20 8/20 12/20 0 - Đánh giá: Kết chưa cao điều cho thấy em có hứng thú với phương pháp hiệu phương pháp, thân giáo viên đạt mục tiêu vừa giảng dạy tốn ngun lí I nhiệt động lực học vào đẳng q trình phương trình Cla-pê-rơn-Men-đê-lê-ép, vừa lồng ghép giáo dục kỹ sống, vừa liên hệ mở rộng định hướng lối tư cho học sinh Hơn hết, hình thành học sinh bước đầu kỹ để xử lí tình thực tiễn sống 2.4.2 Đối với thân, đồng nghiệp nhà trường - Bản thân nhận thấy đúc rút sáng kiến hữu ích việc phân dạng, lựa chọn phương pháp cách thiết lập công thức Adang  nhiet , Adang tich , Adang  ap , Adoan  nhiet cho học sinh, bước đầu hình thành kỹ 15 SangKienKinhNghiem.net cho học sinh trường THPT Thọ Xuân 5, cách nhìn nhận, đánh giá em vấn đề thực tiễn - Với đồng nghiệp nhà trường, sáng kiến trình bày, thực nghiệm trước tổ số giáo viên cốt cán khác nhà trường Kết quả, đồng chí đánh giá cao sáng tạo phương pháp cách thiết lập công thức: Adang  nhiet , Adang tich , Adang  ap , Adoan  nhiet mục đích giáo dục hiệu sau tiết dạy - Với nhà trường:Tơi tích cực áp dụng sáng kiến cho lớp dạy tiếp tục rút kinh nghiệm cho năm để hoàn thiện sáng kiến áp dụng phổ biến nhà trường.Tuy nhiên, hiệu ban đầu thấy được, sáng kiến tơi giúp đồng nghiệp có thêm phương pháp, cách tiếp cận khác việc tìm hiểu tốn ngun lí I nhiệt động lực học vào đẳng q trình phương trình Cla-pê-rơn-Men-đê-lê-ép Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận Với kết đạt trình dạy học phần nguyên lí I nhiệt động lực học vào đẳng q trình phương trình Cla-pê-rơn-Men-đê-lê-ép, tơi thấy việc hướng dẫn giúp học sinh hiểu vận dụng giá trị tính cơng q trình đẳng tích, đẳng nhiệt, đẳng áp, đoạn nhiệt giá trị C v , C p cần thiết góp phần nâng cao hiệu việc dạy học đồng thời giúp học sinh đạt kết cao kì thi kì thi THPTQG Thực tế q trình dạy học tơi thấy hiệu việc 3.2 Kiến nghị Sở GD ĐT cần quan tâm việc xây dựng chuyên đề, đề tài khoa học sáng kiến kinh nghiệm chuyên sâu môn học, đầu tư sở vật chất nhiều cho trường thiết bị dạy học để thuận tiện cho việc nghiên cứu khoa học giáo viên, giúp người giáo viên nâng cao kiến thức nâng cao chất lượng dạy XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 30 tháng năm 2018 Tơi xin cam đoan SKKN viết, không chép nội dung người khác Người cam kết Mai Việt Anh 16 SangKienKinhNghiem.net ... kĩ gi? ?i 2.2 Thực trạng vấn đề V? ?i kiến thức lí thuyết mà sách giáo khoa đưa hướng dẫn giáo viên lớp học sinh khó vận dụng để gi? ?i nhanh tốn trắc nghiệm liên quan Vì q trình dạy học t? ?i hướng dẫn. .. để học sinh hiểu nắm sâu kiến thức ? ?i? ??u kiện đủ ph? ?i cho học sinh phương pháp gi? ?i tập, biết phân lo? ?i tập, nắm chất vật lý, vận dụng lý thuyết thành thạo để gi? ?i tập, ph? ?i luyện cho học sinh. .. pháp nghiên cứu Các dạng tập ngun lí I cho đẳng q trình biến đ? ?i trạng th? ?i chương trình Vật lý 10 bản, nâng cao t? ?i liệu tham khảo dành cho học sinh ôn thi đ? ?i học, ôn thi học sinh gi? ?i cấp tỉnh