Định dạng và phương pháp giải các bài tập nhiệt học

Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… A – MỞ ĐẦU Lý việc chọn đề tài: Việc học tập môn vật lý muốn đạt kết tốt trình nhận thức cần phải biết đối chiếu khái niệm, định luật, mơ hình vật lý – sản phẩm trí tuệ người sáng tạo – với thực tiễn khách quan để nắm vững chất chúng; biết chúng sử dụng để phản ánh, miêu tả, biểu đạt đặc tính gì, quan hệ thực khách quan giới hạn phản ánh đến đâu Đối với học sinh trung học phổ thông, tập vật lý phương tiện quan trọng giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết học vào thực tiễn Việc giải tập vật lý giúp em ôn tập, cố, đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát để giải vấn đề thực tiễn Ngồi ra, cịn giúp em làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả tư giúp em tự kiểm tra mức độ nắm kiến thức thân Tuy nhiên, em cịn gặp nhiều khó khăn việc giải tập vật lý như: khơng tìm hướng giải vấn đề, không vận dụng lý thuyết vào việc giải tập, không tổng hợp kiến thức thuộc nhiều phần chương trình học để giải vấn đề chung, hay giải tập thường áp dụng cách máy móc cơng thức mà không hiểu rỏ ý nghĩa vật lý chúng Ngồi ra, đề tài có nội dung gần thiết thực với nội dung kiến tập, thực tập công việc giảng dạy sau sinh viên Do đó, em chọn đề tài Nếu nghiên cứu đề tài thàng cơng góp phần giúp việc học tâp môn vật lý học sinh tốt hơn, đồng thời giúp cho việc học tập việc giảng dạy sau sinh viên Mục đích nghiên cứu: Việc nghiên cứu đề tài nhằm tìm cách để giải tập cách dể hiểu, bản, từ thấp đến cao, giúp học sinh có kỹ giải tốt tập, hiểu ý nghĩa vật lý giải, rèn luyện thói quen làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả tư duy, giúp em học tập môn Vật lý tốt Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Đối tượng nghiên cứu: Các tập Vật lý phân tử Nhiệt học lớp 10,11 Nhiệm vụ nghiên cứu: Phân loại tập Vật lý phân tử nhiệt học chương trình Vật lý lớp 10,11 Đề phương pháp giải tập Vật lý nói chung, phương pháp giải loại tập vật lý theo phân loại, phương pháp giải dạng tập cụ thể Vật lý phân tử nhiệt học lớp 10,11(các tập bản, phổ biến mà học sinh lớp 10,11 thường gặp ) Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng kết hợp nhiều phương pháp: so sánh, đối chiếu, phân tích, tổng hợp, Đóng góp đề tài: Đề tài hỗ trợ cho việc học tập giảng dạy môn vật lý lớp 10, lớp11, làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành sư phạm vật lý Qua trình nghiên cứu đề tài giúp cho thân nâng cao nhận thức phân loại giải tập vật lý phân tử nhiệt học Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… B- NỘI DUNG PHẦN I TÓM TẮT LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC Chương I CHẤT KHÍ I Những sở thuyết động học phân tử: 1.1 Thuyết động học phân tử: Nội dung: a Các chất có cấu tạo gián đoạn gồm số lớn phân tử Các phân tử lại cấu tạo từ nguyên tử b Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng Cường độ chuyển động biểu nhiệt độ hệ c Kích thước phân tử nhỏ ( khoảng 10-10cm ) so với khoảng cách chúng Số phân tử thể tích định lớn Trong nhiều trường hợp bỏ qua kích thước phân tử coi phân tử chất điểm d Các phân tử không tương tác với trừ lúc va chạm Sự va chạm phân tử phân tử với thành bình tuân theo định luật va chạm đàn hồi học Newton Các giả thuyết a, b với chất khí cịn giả thuyết c, d với chất khí lý tưởng 1.2 Áp suất nhiệt độ chất khí theo quan điểm thuyết động học phân tử: 1.2.1 Áp suất: - Định nghĩa: Lực phân tử chất khí tác dụng vng góc lên đơn vị điện tích thành bình áp suất chất khí: p= F ∆S Trong đó: F lực tác dụng phân tử khí lên đơn vị diện tích - Cơng thức: p= nw Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Trong đó: p : Áp suất chất khí n : Mật độ phân tử khí w : Động trung bình chuyển động nhiệt phân tử - Đơn vị: Trong hệ SI, đơn vị áp suất Newton/met vuông, ký hiệu N/m2 hay Pascal, ký hiệu Pa: 1N/m2 = 1Pa Ngoài ra, áp suất cịn đo bằng: Atmơtphe kỹ thuật, ký hiệu at: 1at = 9,81.104 N/m2 = 736 mmHg Atmôtphe vật lý, ký hiệu atm: 1atm = 10,13.104 N/m2 = 760 mmHg = 1,033 at 1.2.2 Nhiệt độ: Nhiệt độ theo quan điểm động học phân tử đại lượng đặc trưng cho tính chất vĩ mơ vật, thể mức độ nhanh hay chậm chuyển động hỗn loạn phân tử cấu tạo nên vật đó: θ= w Thang nhiệt độ: - Mối liên hệ nhiệt độ tính theo nhiệt giai khác nhau: + Nhiệt độ T tính theo nhiệt giai Kelvin nhiệt độ t tính theo nhiệt giai Celcius: T = 273,15o + t + Nhiệt độ TF tính theo nhiệt giai Fahrenheit nhiệt độ t tính theo nhiệt giai Celcius: TF = t + 32 o - Công thức mối liên hệ nhiệt độ đo lượng với nhiệt độ đo đơn vị độ: θ= w = KT Suy ra: Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… w= KT Trong đó, K = 1,38.10-28 J/K T = 0K gọi độ không tuyệt đối nhiệt giai Kelvin gọi nhiệt giai tuyệt đối Vì ý nghĩa vật lý nhiệt độ gắn liền với động trung bình chuyển động tịnh tiến phân tử nên nhiệt độ có tính chất thống kê Khơng thể nói nhiệt độ phân tử hay số phân tử khơng thể nói phân tử “nóng” hay phân tử “lạnh” Ở nơi có số phân tử khí khơng thể đặt vấn đề đo nhiệt độ khí nơi 1.3 Các định luật thực nghiệm phương trình trạng thái khí lý tưởng: 1.3.1 Mẫu khí lý tưởng có đặc điểm sau: - Khí lý tưởng gồm số lớn phân tử có kích thước nhỏ so với khoảng cách trung bình chúng; phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng - Lực tương tác phân tử không đáng kể trừ lúc va chạm - Sự va chạm phân tử phân tử với thành bình va chạm hồn tồn đàn hồi 1.3.2 Thơng số trạng thái phương trình trạng thái: - Mỗi tính chất vật lý hệ đặc trưng đại lượng vật lý gọi thông số trạng thái hệ như: áp suất p, nhiệt độ T, thể tích V, - Phương trình nêu lên mối liên hệ thông số p,V,T khối lượng khí xác định gọi phương trình trạng thái; dạng tổng quát: p = f(V,T) 1.3.3 Định luật Boyle – Mariotte (Quá trình đẳng nhiệt) : a Định luật: Với khối lượng khí xác định, nhiệt độ khơng đổi (T=const), tích số thể tích áp suất số b Hệ thức: p1V1 = p2V2 Hay pV = const c Đường đẳng nhiệt: Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Trong hệ tọa độ OpV, đường đẳng nhiệt đường hyperbol biểu diễn mối liên hệ p V Tập hợp đường đẳng nhiệt gọi họ đường đẳng nhiệt p T2 T1 V 1.3.4 Định luật Charles ( Q trình đẳng tích ) : a Định luật: Khi thể tích khơng đổi áp suất khối lượng khí cho trước biến thiên bậc theo nhiệt độ b Hệ thức: p = const T Định luật Charles viết theo nhiệt giai Celcius: pt = p o (1 + αt ) Trong đó: pt : Áp suất toC po : Áp suất 0oC α = : Hệ số nhiệt biến đổi áp suất đẳng tích khí 273 c Đường đẳng tích: p V1 V2 o tC - 273 Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… 1.3.5 Định luật Gay – Lussac ( Quá trình đẳng áp): a Định luật: Khi áp suất khơng đổi thể tích khối lượng khí cho trước biến thiên bậc theo nhiệt độ b Hệ thức: V = const T Định luật Gay – Lussac viết theo nhiệt giai Celcius: Vt =Vo ( + αt ) Trong đó: Vt : thể tích khí toC Vo : thể tích khí 0oC α= : hệ số nhiệt giãn đẳng áp chất khí 273 c Đường đẳng áp: p1 V p2 T 1.3.6 Định luật Dalton: a Định luật: Áp suất hỗn hợp khí tổng áp suất riêng phần khí thành phần tạo nên hỗn hợp b Hệ thức: p = p1 + p2 + + pn 1.3.7 Phương trình trạng thái khí lý tưởng: Từ hai định luật Boyle – Mariotte Charles ta xác định phương trình trạng thái khí lý tưởng: pV = const T Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Phương trình Claypeyron – Mendeleev: Từ hai hệ thức biết: Suy ra: p= nw w= KT p = n K T (n mật độ phân tử khí) Gọi N số phân tử khí thể tích V, ta được: N KT V p= (1) Trong kmol khí chứa số phân tử NA = 6,23.1026 kmol-1 Nếu gọi µ khối lượng kmol khí, m khối lượng khối khí ta có: m µ N NA = Suy ra: N= m µ NA Thay vào (1), ta được: pV = m µ N A KT (2) Đặt : R = NAK gọi số khí lý tưởng R = 8,31.103 J/kmol.K Thay R vào (2), ta được: pV = m µ RT Phương trình khí lý tưởng viết gọi phương trình Claypeyron – Mendeleev 1.4 Phương trình thuyết động học phân tử: 1.4.1 Các vận tốc đặt trưng phân tử khí (theo Maxwell): a Vận tốc có xác suất cực đại: vm = KT m = RT µ Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… b Vận tốc trung bình số học: 8KT πm v= 8RT = πµ c Vận tốc trung bình bình phương (vận tốc quân phương) : 3KT = m v = 3RT µ Chú ý: vm < v < v 1.4.2 Sự phân bố mật độ phân tử khí trường lực (Phân bố Bolzmann): a Cơng thức khí áp: p = po e − µgz RT b Cơng thức phân bố mật độ phân tử theo độ cao: n = no e − µgz RT 1.4.3 Phương trình thuyết động học phân tử chất khi: p= nw II Sự va chạm phân tử tượng truyền chất khí: 2.1 Qng đường tự trung bình: Khoảng cách trung bình mà phân tử chuyển động hồn toàn tự hai va chạm gọi quãng đường tự trung bình phân tử, ký hiệu là: λ Biểu thức: λ = nπ d Trong đó: d : Đường kính phân tử v : Vận tốc chuyển động phân tử n : Mật độ phân tử 2.2 Các tượng truyền chất khí: Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Các phân tử khí chuyển động nhiệt hỗn loạn, đồng thời chuyển từ vùng sang vùng tạo nên tượng truyền chất khí 2.2.1 Hiện tượng khuếch tán: Tại miền khơng gian chứa chất khí mà khối lượng riêng chất khí chưa đồng xảy tượng khuếch tán tức có truyền khối lượng khí từ chổ có khối lượng riêng lớn đến chổ có khối lượng riêng nhỏ Khi khối lượng riêng chất khí đồng điểm khơng gian tượng khuếch tán dừng lại Bản chất tượng khuếch tán vận chuyển phân tử Biểu thức tính hệ số khuếch tán D: 1 RT D = vλ = 3 πµ KT 2π d P Đơn vị D hệ SI m2/s D tỉ lệ nghịch với P tỉ lệ thuận với T, nghĩa áp suất thấp hệ số khuếch tán cao nhiệt độ cao hệ số khuếch tán lớn Ngoài ra, hệ số khuếch tán cịn phụ thuộc vào chất chất khí 2.2.2 Hiện tượng truyền nhiệt: Trong môi trường (rắn, lỏng, khí) có phân bố nhiệt khơng tồn dịng nhiệt hướng từ miền có nhiệt độ cao mơi trường sang miền có nhiệt độ thấp Trong chất khí, tượng truyền nhiệt phân tử khí chuyển động nhiệt hỗn loạn va chạm với nên động truyền từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ thấp Bản chất tượng truyền nhiệt truyền lượng Cần lưu ý nhiệt lượng trao đổi lượng lượng Biểu thức xác định hệ số dẫn nhiệt: i χ = v λ nK Trong đó: i bậc tự do: Phân tử có nguyên tử: i = Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Trong đó: + Áp suất nước khơng khí: p= m1 aRT RT = µ V µ + Áp suất nước bão hòa: pbh = m2 ART RT = µ V µ Bài tập mẫu: Buổi trưa nhiệt độ khơng khí 30oC độ ẩm tương đối 60% Tìm độ ẩm tuyệt đối khơng khí Hướng dẫn giải - Áp dụng công thức: f = ⇔ a 100% A a = fA - Tra bảng: t = 30oC ⇒ A = 30,3g/m3 - Suy ra: a= ( 60 30,3 = 18,18 g / m3 100 ) Độ ẩm tương đối khơng khí nhiệt độ t1 = 22oC 80% Hỏi nhiệt độ hạ xuống t2 = 10oC khối lượng nước bị ngưng tụ 1m3 khơng khí Biết áp suất bão hòa 22oC p1bh = 2,6.103Pa 10oC p2bh = 1,2.103Pa Hướng dẫn giải - Áp suất nước khơng khí nhiệt độ T1 = t1 + 273 = 295K là: Áp dụng công thức: ⇒ f = p 100% pbh p= f pbh 80 = 2,6.10 = 2,08.10 ( Pa) 100% 100 - Xem nước khí lý tưởng khối lượng riêng nước là: Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 90 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… d1 = m pµ 2,08.10 0,018 = = = 15,27.10 −3 (kg / m ) V RT 8,31 283 - Khối lượng riêng nước bão hòa nhiệt độ T2 = t2 + 273 = 283K: d bh = p 2bh µ 1,2.10 0,018 = = 9,2.10 −3 (kg / m ) RT2 8,31 283 - Khối lượng nước ngưng tụ 1m3 khơng khí : d1 – dbh = 15,27.10-3 – 9,2.10-3 = 6,07.10-3 (kg/m3) Bài tập: Buổi sáng , nhiệt độ không khí 20oC độ ẩm tương đối 80% Tìm độ ẩm tuyệt đối khơng khí Áp suất nước khơng khí 25oC 20,76 mmHg Tìm độ ẩm tương đối khơng khí Biết áp suất nước bão hòa 25oC 23,76 mmHg Một phịng có kích thước 3m × 4m × 5m, nhiệt độ khơng khí phịng 20oC, điểm sương 12oC Hãy tính độ ẩm tuyệt đối độ ẩm tương đối khơng khí, lượng nước có phịng Một phịng kín tích V = 60m3 nhiệt độ t = 20oC, độ ẩm khơng khí 50% Áp suất phịng po = 105Pa a.Tính khối lượng nước cần đun cho bay để nước phịng thành bão hịa b.Tính khối lượng khơng khí ẩm phòng độ ẩm : 50% 100% Tính áp suất phịng Trong ống hàn kín, thể tích lít có chứa nước áp suất 60 mmHg nhiệt độ 150oC Tính khối lượng nước dính thành ống làm lạnh ống đến 22oC Một mét khối không khí với độ ẩm tương đối 60% nhiệt độ 20oC áp suất 105Pa, có khối lượng 1,2004kg Tính áp suất nước bão hịa nhiệt độ 20oC Một máy điều hòa giây hút 3m3 khơng khí từ khí có nhiệt độ t1 = 40oC độ ẩm 80% Máy làm khơng khí lạnh xuống t2 = 5oC đưa vào buồng Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 91 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Sau thời gian máy hoạt động, nhiệt độ buồng t3 = 25oC Tính lượng nước ngưng tụ giây máy độ ẩm phòng Áp suất nước bão hòa nhiệt độ t1, t2, t3 p1 = 7400Pa, p2 = 870Pa, p3 = 3190Pa Hai bình, bình dung tích V = 10 lít chứa đầy khơng khí khơ áp suất po = atm nhiệt độ to = 0oC Người ta rót vào bình thứ m1 = 3g nước vào bình thứ hai m2 = 15g nước, sau nút kín bình đun nóng chúng đến nhiệt độ t = 100oC Tính áp suất khơng khí ẩm nhiệt độ bình Bơm 0,2kg nước nhiệt độ 150oC áp suất chuẩn vào bình chứa 2kg nước 0,5kg nước đá 0oC Tìm nhiệt độ cuối bình biết : nhiệt dung bình 0,63kJ/K ; nhiệt dung riêng nước 4,19kJ/kg.độ , nước 1,97kJ/kg.độ ; nhiệt nóng chảy nước đá 330kJ/kg ; nhiệt hóa nước 2260kJ/kg 10 Lị sưởi đưa khơng khí 18oC, độ ẩm tương đối f1 = 60% vào phịng tích V = 500m3 Khơng khí ngồi trời 10oC, độ ẩm tương đối f2 = 80% Hỏi lò sưởi đưa thêm vào khơng khí lượng nước hóa ? Biết 18oC : ρ1 = 15g/m3, 10oC : ρ2 = 9,4g/m3 11 Ban ngày nhiệt độ 28oC độ ẩm tương đối đo 80% Hỏi đêm, nhiệt độ có sương mù? Coi độ ẩm cực đại không đổi Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 92 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… CHƯƠNG III BÀI TẬP ĐỒ THỊ Phương pháp: - Đối với dạng tập mà kiện cho tốn đồ thị u cầu phải hiểu ý nghĩa đồ thị : + Xem đồ thị biểu đạt mối liên hệ đại lượng vật lý nào, tương đương với công thức + Từ đồ thị cho rút số liệu xác Từ đó, vận dụng kiến thức học có liên quan đến yêu cầu toán để giải - Đối với dạng tập địi hỏi phải biểu diễn q trình diễn biến tượng đồ thị u cầu phải : + Hình dung diễn biến tượng, mối liên hệ đại lượng cho đề + Vẽ xác đồ thị biểu diễn số liệu cho Từ đồ thị tìm kết mà tốn u cầu hay định luật vật lý Bài tập mẫu: Đồ thị biểu diễn trạng thái khối lượng lý tưởng Hãy so sánh nhiệt độ P khối khí trạng thái cho Hướng dẫn giải T3 Đây dạng tập đồ thị trạng thái khí lý tưởng Trên đồ thị: - Trục OP biểu diễn áp suất khối khí T1 T2 O V - Trục OV biểu diễn thề tích khối khí - Các đường T1, T2, T3 đường đẳng nhiệt nên nhiệt độ điểm đường Để so sánh nhiệt độ trạng thái khí ta chọn Vo = const áp dụng định luật Charles cho trạng thái khối khí Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 93 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Từ Vo vẽ đường thẳng vng góc với P OV cắt đường đẳng nhiệt (1) , (2) , (3) trạng thái khối khí cần xét P3 P2 P1 Từ điểm (1), (2), (3) ta xác định áp suất khối khí trạng thái cách vẽ đường song song với OV OP p1, T3 T1 O p2, p3 T2 V0 V Áp dụng định luật Charles co ba trạng thái khối khí Vo = const: P1 P2 P3 = = T1 T2 T3 Trên đồ thị, ta thấy: p1 < p2 < p3 Mà áp suất biến thiên bậc theo nhiệt độ tuyệt đối nên: T1 < T2 < T3 Bài tập Hình (1) đồ thị chu trình mol khí lý tưởng mặt phẳng tọa độ (V,T) Vẽ đồ thị V chu trình mặt phẳng tọa độ (p,V) (p,T); trục tung trục Op Hình (2) hình (3) đồ thị hai chu T trình biến đổi hệ tọa độ (p,T) (V,T) Hãy vẽ Hình đồ thị biểu diễn chu trình hệ tọa độ lại V p (1) (4) (3) (2) (1) (2) (3) O Hình T O T Hình Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 94 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Các hình (4), (5), (6) đồ thị biểu diễn trạng thái khối khí, chứng tỏ: p - Ở đồ thị hình (4) : T2 > T1 T2 - Ở độ thị hình (5) : p2 > p1 Hình - Ở đồ thị hình (6) : V2 > V1 T1 O V V p V1 V1 V2 O Hình V2 T O Một mol khí lý tưởng thực trình biến đổi từ trạng thái A đến trạng thái B biểu diễn T Hình P B đoạn AB (Hình 7) Biết pA, VA Tìm hàm V = f(T) A Một mol khí lý tưởng thực chu trình biểu diễn hình chữ nhật hình 8; đường O V Hình thẳng - qua gốc tọa độ O, hai điểm đường đẳng nhiệt Biết: V1 = V4 = 8,31dm3 P p1 = p2 = 4.105Pa p3 = p4 = 105Pa Tính nhiệt độ trạng thái vẽ đồ thị (p – T) Cho biết R = 8,31 J/mol.K Một lượng khí biến đổi theo chu trình biểu diễn đồ thị hình O Hình Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang V 95 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… Cho biết: p3 = p1 ; V1 = 1m3 ; V2 = 4m3 ;T1 = 100K ; T4 = 300K Hãy tìm V3 Một mol khí xylanh có pittơng thực chu trình sau đây: - Từ trạng thái có áp suất p1, thể tích V1 biến đổi đẳng tích đến trạng thái có áp suất p2 > p1 - Từ trạng thái giãn nở đẳng áp đến trạng thái - Từ trạng thái biến đổi đẳng nhiệt nhiệt độ V V2 T3 đến trạng thái (2) - Từ trạng thái biến đổi đẳng áp trở trạng (3 thái (1) a Vẽ đồ thị chu V1 O trình mặt phẳng: (p,V), (p,T), (V,T) (4 T Hình b.Trong q trình chất khí nhận hay tỏa nhiệt, nhận hay sinh cơng; tính nhiệt lượng cơng Xem p1, p2, V1, T3 giá trị biết Một khối lượng khí Ơxy 130oC, áp suất 105Pa nén đẳng nhiệt đến áp suất 1,3.105Pa Cần làm lạnh đẳng tích khí đến nhiệt độ để áp suất giảm lúc đầu ? Biểu diễn trình hệ tọa độ (p,V), (p,T) (V,T) Trong bình cách nhiệt có kg nước T đá; kg chất A dễ nóng chảy, không tan nước bếp điện công suất không đổi, nhiệt dung riêng không đáng kể Nhiệt độ ban đầu bình -40oC Sau cho P -20 M N Q -40 t Hình 10 bếp hoạt động, nhiệt độ Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 96 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… bình biến đổi theo thời gian đồ thị hình 10 Biết nhiệt dung riêng nước đá c = 2.103J/kg.K, chất A cA = 103J/kg.K Tính: - Nhiệt nóng chảy chất rắn A - Nhiệt dung riêng chất A sau chảy lỏng 10 Có 20g khí Hêli chứa p xylanh đậy kín pittơng biến đổi chậm từ (1) đến (2) p2 theo đồ thị hình 11 Với : V1 = 30 lít, p1 = atm, V2 = 10 lít, p2 = 15 atm Tìm nhiệt độ cao p1 mà khí đạt q trình biến đổi O 11 Một động nhiệt có V1 V2 thể hoạt động theo hai chu V Hình 11 trình ( với tác nhân mol khí lý tưởng có nhiệt dung mol đẳng tích CV = 1,5R): - Theo chu trình C tác nhân từ trạng tháp 1, có áp suất p thể tích V, bị nung nóng đẳng tích đến trạng thái có áp suất 3p, giãn nở đẳng áp đến trạng thái tích 3V, bị nén trở lại trạng thái q trình áp suất tỉ lệ với thể tích - Theo chu trình C' tác nhân giãn nở từ trạng thái đến trạng thái trình giống chu trình C ngược chiều, sau biến đổi đẳng tích đến trạng thái có áp suất p bị nén trở trạng thái a Vẽ đồ thị (p,V) biểu diễn hai chu trình b Tính hiệu suất h h' hai chu trình Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 97 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH An Giang – Khoa Sư phạm ……………………………………………………………… C KẾT LUẬN Qua trình nghiên cứu, đề tài đạt số kết quả: - Phân loại tập vật lý nhiệm vụ đề - Đưa dàn chung cho việc giải tập vật lý - Đề cách giải cho loại tập: định tính, định lượng, đồ thị - Nêu phương pháp giải cho dạng tập cụ thể, có kèm theo tập mẫu, tập áp dụng tập tổng hợp, nâng cao - Rút số điều cần lưu ý giải tập vật lý Tuy nhiên, tập Vật Lý phương pháp giải đa dạng Các tập phương pháp nêu số dạng thông thường, phổ biến mà học sinh phổ thơng trung học thường gặp, giúp học sinh rèn luyện thêm kỹ giải tập Ngoài ra, học sinh cần phải tham khảo thêm nhiều sách, nhiều phương pháp dạng tập mở rộng, nâng cao nhằm phát triển kỹ năng, kỹ xảo, khả tư duy… Khi giải tập Vật Lý cần lưu ý số điểm sau: - Chú ý phần định tính tốn - Đổi đơn vị đại lượng cho phù hợp - Trong trình giải tốn, nên biến đổi cơng thức chữ, đến công thức cuối thay số vào để tính kết (Ngoại trừ trường thay số từ đầu việc giải tốn đơn giản hơn) - Cần tìm nhiều cách để giải tập, sau rút cách giải ngắn gọn, đầy đủ dể hiểu Định dạng phương pháp giải tập nhiệt học……………………………Trang 98 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI NÓI ĐẦU Đề tài: "Định dạng phương pháp giải tập Nhiệt học chương trình phổ thơng trung học " có nội dung gồm ba phần: - Tóm tắt lý thuyết vật lý phân tử nhiệt học - Phân loại dạng tập chương trình Nhiệt học lớp 10, 11 - Trình bày phương pháp chung để giải tập Vật Lý phương pháp cụ thể cho dạng tập Nội dung trình bày chi tiết bao gồm: lý thuyết bản; phương pháp giải; tập mẫu, tập bản, áp dụng; tập tổng hợp, nâng cao viết cho loại: tập định tính, tập định lượng tập đồ thị Đề tài viết với mục đích phục vụ cho việc giảng dạy học tập môn vật lý giáo viên học sinh trung học Hy vọng góp phần giúp học sinh ơn tập, nắm vững kiến thức bản; rèn luyện kỹ giải tập; rèn luyện kỹ , kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn; phát triển khả tư duy… Tuy nhiên, trình thực cịn nhiều thiếu sót chưa qua ứng dụng thực tế nên mong thầy, cô bạn góp ý giúp hồn chỉnh đề tài An Giang, ngày 30 tháng 06 năm 2004 Người thực LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường Đại Học An Giang Khoa Sư Phạm Người thực Nguyễn Hoàng Bảo Ngọc Lớp DH3L MSSV: DLY 021321 Tên đề tài ĐỊNH DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC BÀI TẬP NHIỆT HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Giáo viên hướng dẫn Lê Đỗ Huy An Giang , năm 2004 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục Trang A MỞ ĐẦU B NỘI DUNG PHẦN I: TÓM TẮT LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ VLPT VÀ NHIỆT HỌC CHƯƠNG I: CHẤT KHÍ .3 I Những sở thuyết động học phân tử II Sự va chạm phân tử &các tượng truyền chất khí III Nội khí lý tưởng 11 CHƯƠNG II: CHẤT RẮN 15 I Sơ lược chất rắn 15 II Sự giãn nở nhiệt chất rắn 15 III Nội nhiệt dung riêng phân tử chất rắn kết tinh 16 IV Biến dạng vật rắn .17 CHƯƠNG III: CHẤT LỎNG .19 I Sơ lược chất lỏng 19 II Hiện tượng căng mặt 19 III Hiện tượng dính ướt khơng dính ướt 20 IV Áp suất phụ gây mặt khum chất lỏng 20 V Hiện tượng mao dẫn 21 CHƯƠNG IV: HƠI KHÔ VÀ HƠI BÃO HÒA .22 PHẦN II: PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VL 23 CHƯƠNG I: PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ 23 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP CHUNG CHO VIỆC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ .25 PHẦN III: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP CỤ THỂ 26 CHƯƠNG I: BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH .26 A Phương pháp .26 B Các tập cụ thể 27 I Chất khí .27 II Chất rắn .33 III Chất lỏng 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƯƠNG II: BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG .37 A Phương pháp .37 B Các tập cụ thể 37 I Chất khí .37 II Chất rắn 76 III Chất lỏng 81 IV Hơi khơ bão hịa – Độ ẩm khơng khí .89 CHƯƠNG III: BÀI TẬP ĐỒ THỊ 93 C KẾT LUẬN .98 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cảm tạ : - Ban giám hiệu Trường Đại Học An Giang - Ban chủ nhiệm Khoa Sư Phạm Trường Đại học An Giang - Hội Đồng Khoa Học Đào Tạo Khoa Sư Phạm Trường ĐH An Giang - Phòng Hợp Tác Quốc Tế Trường ĐH An Giang - Thầy Lê Đỗ Huy - Giáo viên hướng dẫn - Các thầy cô bạn Đã tạo điều kiện thuận lợi, nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đề tài nghiên cứu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO Dương Trọng Bái, Đàm Trung Đồn – Bài tập vật lý phân tử nhiệt học – NXB GD – 2001 Lương Duyên Bình (chủ biên) – Bài tập vật lý đại cương (tập 1) – NXB GD – 2002 Nguyễn Thanh Hải – Bài tập định tính câu hỏi thực tế vật lý 10 – NXB GD – 2003 Vũ Thanh Khiết – Các toán vật lý chọn lọc THPT (Cơ, nhiệt) – NXB GD – 2000 Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tư – Sách giáo viên vật lý 10 (Sách giáo khoa thí điểm – Bộ sách thứ nhất) – NXB GD – 2003 Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tư – Vật lý 10 (Sách giáo khoa thí điểm – Bộ sách thứ nhất) – NXB GD – 2003 Lê Văn Loan – Vật lý phân tử nhiệt học – NXB GD – 1983 Phạm Văn Thiều – Một số vấn đề nâng cao vật lý THPT (tập 2) – NXB GD – 2002 Lê Văn Thông – Phương pháp giải tập vật lý 10 – NXB Trẻ - 1997 10 Phạm Hữu Tòng – Lý luận dạy học vật lý trường trung học – NXB GD 2001 11 David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker – Cơ sở vật lý (tập 3) – NXB GD – 2000 *********************** LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... ……………………………………………………………… PHẦN III PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP CỤ THỂ Chương I BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH A Phương pháp : Để giải tập vật lý định tính trước hết cần hiểu rõ chất khái niệm, định luật vật lý; nhận... Dựa vào phương tiện giải chia tập vật lý thành dạng: 1.1 Bài tập định tính: Bài tập định tính tập mà giải cần làm phép tính đơn giản, tính nhẩm, u cầu giải thích dự đốn tượng xảy điều kiện xác định. .. LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ Chương I PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ Có nhiều cách phân loại tập vật lý, ta phân loại tập vật lý theo phương tiện giải mức độ khó khăn tập học sinh