BÀI 11. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG Môn học/Hoạt động giáo dục: Vật lí; lớp: 12 Thời gian thực hiện: 2 tiết I. Mục Tiêu 1. Kiến thức: - Hiểu và phát biểu được phương trình trạng thái của khí lý tưởng. - Mô tả được các quá trình biến đổi trạng thái của khí lý tưởng theo phương trình trạng thái. - Vận dụng phương trình trạng thái để giải các bài tập liên quan. 2. Năng lực: 2.1. Năng lực vật lí: - Bằng kiến thức cũ về quá trình đẳng nhiệt và đẳng áp, HS thiết lập được mối liên hệ p, V, T của một khối khí lí tưởng xác định. - Viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng. - Viết được phương trình Claperon. - Tính toán để tìm được hằng số khí lí tưởng R = 8,31 J/mol.K. - Áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng giải được một số bài tập. - Vận dụng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng giải thích được một số hiện tượng đơn giản, giải thích được nguyên lí hoạt động của một số thiết bị như bóng thám không, túi khí trong xe ô tô, ... 2.2. Năng lực chung: - Phối hợp với các bạn trong nhóm hoàn thành phiếu học tập để tìm ra phương trình trạng thái. - Tích cực làm việc cá nhân để hoàn thiện nhiệm vụ tính toán xác định tỉ số -nT- của n mol khí lí tưởng biến đổi trạng thái từ điều kiện tiêu chuẩn ban đầu. - Chủ động đưa ra ý kiến thảo luận khi vận dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng giải thích nguyên lí hoạt động của một số thiết bị trong đời sống. 3. Phẩm chất: - Trung thực khi báo cáo kết quả nhóm, làm bài cá nhân. - Trách nhiệm trong học tập và làm việc nhóm.
Trang 1BÀI 11 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNGMôn học/Hoạt động giáo dục: Vật lí; lớp: 12 Thời gian thực hiện: 2 tiếtI Mục Tiêu
1 Kiến thức:
- Hiểu và phát biểu được phương trình trạng thái của khí lý tưởng.- Mô tả được các quá trình biến đổi trạng thái của khí lý tưởng theo phương trìnhtrạng thái
- Vận dụng phương trình trạng thái để giải các bài tập liên quan
2 Năng lực:2.1 Năng lực vật lí:
- Bằng kiến thức cũ về quá trình đẳng nhiệt và đẳng áp, HS thiết lập được mối liên hệp, V, T của một khối khí lí tưởng xác định
- Viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng.- Viết được phương trình Claperon
- Tính toán để tìm được hằng số khí lí tưởng R = 8,31 J/mol.K.- Áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng giải được một số bài tập.- Vận dụng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng giải thích được một số hiệntượng đơn giản, giải thích được nguyên lí hoạt động của một số thiết bị như bóngthám không, túi khí trong xe ô tô,
II Thiết Bị Dạy Học và Học Liệu
- KHBD, SGK, Powerpoint, Máy chiếu và máy tính, Bảng phụ, bút lông- Video nguyên lí hoạt động của túi khí trên xe ô tô:
Trang 2- Các phiếu học tập.+ Phiếu 1A và 1B in trên giấy A0.+ Phiếu học tập số 2 (cá nhân) in trên giấy A4.+ Các câu hỏi phần mở đầu, phần luyện tập (tạo trên Quizizz).- Mỗi HS chuẩn bị điện thoại thông minh có kết nối internet
* Câu hỏi phần mở đầuCâu 1: Một lượng khí lí tưởng xác định ở trạng thái có áp suất p1, thể tích V1, nhiệtđộ T1 thực hiện quá trình đẳng nhiệt đến trạng thái có áp suất p2, thể tích V2, nhiệt độT2 Phương trình nào đúng
A p1V1 = p2V2 B V1
T1=V2
T1=p2
Câu 2: Đường nào mô tả quá trình đẳng nhiệt:
Câu 3: Một lượng khí lí tưởng xác định ở trạng thái có áp suất p1, thể tích V1, nhiệtđộ T1 thực hiện quá trình đẳng áp đến trạng thái có áp suất p2, thể tích V2, nhiệt độ T2.Phương trình nào đúng
Câu 4: Đường nào mô tả quá trình đẳng áp
* Câu hỏi luyện tậpCâu 1 Một lượng khí lí tưởng xác định ở trạng thái có áp suất p1, thể tích V1, nhiệtđộ T1 thực hiện một quá trình biến đổi trạng thái đến trạng thái có áp suất p2, thể tíchV2, nhiệt độ T2 Phương trình nào đúng
A p1V1 = p2V2 B V1
T1=V2
T1=p2
p2V2T2
Trang 3Câu 2 Xét 1 mol chất khí có áp suất p, nhiệt độ T, thể thích V, phương trình mô tả
mối liên hệ của các đại lượng trên làA pV = R B pV = 1 C pV = T D pV = RT
Câu 3 Một lượng khí lí tưởng xác định ở trạng thái có áp suất p1, thể tích V1, nhiệtđộ T1 thực hiện một quá trình biến đổi đến trạng thái có áp suất p2, thể tích V2, nhiệtđộ T2 Biết quá trình trên là quá trình đẳng tích, tức là V1 = V2 Phương trình mô tảđúng mối liên hệ của các thông số trạng thái trong quá trình đẳng tích này là
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1A
Nhóm: Lớp:
Sử dụng các kiến thức đã học, tìm mối liên hệ các thông số trạng thái trong quá trìnhbiến đổi đẳng áp hoặc đẳng nhiệt sau.(1) (p1, V1, T1) (1’) (p1’, V1’, T1’) (2) (p2, V2, T2)+ Từ trạng thái (1) trạng thái (1’) là quá trình đẳng …
nên đại lượng ……… = …………
Áp dụng định luật ……… ta có biểu thức:……… = ………
Từ đó suy ra:p1V1T1 =……………
+ Từ trạng thái (1’) (2) là quá trình đẳng ……… nên đại lượng ……… = ………
Áp dụng định luật ……… ta có biểu thức: ……… = ………
Từ đó suy ra:p1'V1'T1 ' =……………
Sử dụng các kiến thức đã học, tìm mối liên hệ các thông số trạng thái trong quá trìnhbiến đổi đẳng áp hoặc đẳng nhiệt sau
(1) (p1, V1, T1) (2’) (p2’, V2’, T2’) (2) (p2, V2, T2)
Trang 4+ Từ trạng thái (1) trạng thái (2’) là quá trình đẳng …
nên đại lượng ……… = …………
Áp dụng định luật ……… ta có biểu thức:……… = ………
Từ đó suy ra:p1V1T1 =…………
+ Từ trạng thái (2’) (2) là quá trình đẳng ………
nên đại lượng ……… = ………
Áp dụng định luật ……… ta có biểu thức: ……… = ………
Từ đó suy ra:p2'V2 'T2 ' =…………
+ Xét n mol khí lí tưởng ở điều kiện tiêu chuẩn.Ở điều kiện tiêu chuẩn, khí có:Thể tích: V0 = n × (lít) = (m3) Áp suất: p0 = (Pa).Nhiệt độ tuyệt đối: T0 = (K) + Thực hiện quá trình biến đổi trạng thái của khối khí này từ trạng thái đầu sangtrạng thái mới có áp suất p, thể tích V, nhiệt độ T Quá trình biến đổi được tóm tắt bằng sơ đồ sau:(trạng thái đầu) {p0 = V0 = T0 = Áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng, thu được: pVT =…
Từ đây suy ra: pVnT=… (………) Trong dấu (……) là đơn vị của đại lượng
III Tiến Trình Dạy Học1 Hoạt động 1: Mở đầua) Mục tiêu:
- Ôn lại các kiến thức về quá trình đẳng áp, đẳng nhiệt- Giúp HS hiểu và xác định vấn đề cần giải quyết là sự liên hệ giữa áp suất, thể tíchvà nhiệt độ của một lượng khí lý tưởng
b) Nội dung:
HS truy cập link/nhập mã trả lời các câu hỏi
Trang 5+ Yêu cầu HS truy cập link/nhập mã và trả lời 4 câu trắc nghiệm trong thờigian 2 phút.
2 – HS thực hiện:+ Suy nghĩ tìm câu trả lời đúng cho 4 câu hỏi.
3
- GV chiếu kết quả bài làm của HS lên màn hình máy chiếu.- GV gọi HS lần lượt trả lời các câu hỏi, giải thích lựa chọn- HS khác nhận xét, bổ sung
4
- GV dựa vào kết quả trên phần mềm nhận xét, sửa lỗi sai cho HS nếu có.- Phân tích và giải thích cho HS về cách vẽ các đường đẳng áp và đẳngnhiệt trong hệ toạ độ p0V
2 Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu phương trình trạng thái của khí lý tưởng
nên đại lượng p1’ = p2’Áp dụng định luật Charles ta có biểu thức: V1
T1 = V1'
T1 '
Trang 6Từ đó suy ra:
p1V1
p1'V1'T1 ' (∗)
+ Từ trạng thái (1’) (2) là quá trình đẳng nhiệt nên đại lượng T1’ = T2Áp dụng định luật Boyle ta có biểu thức: p1’V1’ = p2V2
nhiệt nên đại lượng T1 = T2Áp dụng định luật Boyle ta có biểu thức: p1V1 = p2’V2’Từ đó suy ra: p1V1
p2'V2'T2 ' (*)
+ Từ trạng thái (2’) (2) là quá trình đẳng áp nên đại lượng p2’=p2
Áp dụng định luật Charles ta có biểu thức: V2'
Kết luận: Từ (*) và (2*) ta có: p1V1
p2V2T2 pVT =ℎằngằngsố
d) Tổ chức thực hiệnBướ
1– GV thực hiện:+ Phát phiếu học tập số 1A cho nhóm 1, 2 và 1B cho nhóm 3, 4.+ Yêu cầu HS làm việc theo nhóm để hoàn thành phiếu học tập
2– HS thực hiện:+ Phối hợp làm việc nhóm, thảo luận hoàn thành các nội dung của phiếu họctập
3 - GV yêu cầu 4 nhóm treo phiếu học tập đã hoàn thiện lên bảng.- GV mời đại diện nhóm nhận xét kết quả làm việc của các nhóm.
Trang 74- GV quan sát 4 phiếu học tập.- GV ghi nhận ý kiến của HS, đánh giá và cho điểm các nhóm.- GV chốt kiến thức về phương trình trạng thái của khí lí tưởng.+ Biểu thức: pVT = hằng số.
+ Phương trình trạng thái đúng cho quá trình biến đổi bất kì không chỉ quátrình đẳng áp hay đẳng nhiệt
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu phương trình Clapeyron
Nhiệt độ tuyệt đối: T0 = 273 (K) + Thực hiện quá trình biến đổi trạng thái của khối khí này từ trạng thái đầu sangtrạng thái mới có áp suất p, thể tích V, nhiệt độ T
Quá trình biến đổi được tóm tắt bằng sơ đồ sau:(trạng thái đầu) {p0 = 1,013.105Pa V0 = 0,0224n (m3) T0 = 273 KÁp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng, thu được: pVT =¿
d) Tổ chức thực hiện:
1
– GV thực hiện:+ Phát phiếu học tập số 2 cho HS.+ Yêu cầu HS làm việc cá nhân hoàn thành Phiếu học tập 2.2 – HS thực hiện:+ Suy nghĩ và hoàn thành phiếu học tập 2.
3 - GV chiếu slide chữa bài nội dung Phiếu học tập số 2
- GV mời 2 HS phát biểu và nhận xét
Trang 8- HS phát biểu trả lời hoàn thiện các nội dung trong Phiếu học tập 2.
4
- GV ghi nhận câu trả lời của HS.- Đánh giá kết quả và cho điểm.- GV chốt kiến thức phương trình Claperon:+ Giới thiệu hằng số khí lí tưởng R = 8,31 J/mol.K.+ Phương trình Clapeyron: pV = nRT
3 Hoạt động 3: Luyện tậpa) Mục tiêu: HS vận dụng phương trình trạng thái để giải một số bài tập.b) Nội dung: HS trả lời lần lượt các câu hỏi trên Quizizz.
c) Sản phẩm: Các câu trả lời đúng của HSCâu 1 D.Câu 2 D.Câu 3 C.Câu 4 A.
d) Tổ chức thực hiện:
1
- GV:+ Thông báo HS sử dụng Quizizz, gửi link Luyện tập qua nhóm zalocho HS/ Chiếu lên màn máy chiếu mã đăng nhập
+ Yêu cầu HS truy cập link/nhập mã và trả lời 4 câu trắc nghiệm trongthời gian 2 phút 30 giây
2 – HS thực hiện:+ Suy nghĩ tìm đáp án đúng cho 4 câu hỏi.
3
- GV chiếu kết quả bài làm của HS lên màn hình máy chiếu.- GV gọi HS lần lượt trả lời các câu hỏi, giải thích lựa chọn- HS khác nhận xét, bổ sung
- Vận dụng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng giải thích được một số hiệntượng đơn giản, giải thích được nguyên lí hoạt động của một số thiết bị như bóngthám không, túi khí trong xe ô tô,
- Chủ động đưa ra ý kiến thảo luận khi vận dụng phương trình trạng thái của khí lítưởng giải thích nguyên lí hoạt động của một số thiết bị trong đời sống
b) Nội dung:
- Xem video nguyên lí hoạt động của túi khí:
https://www.youtube.com/watch?v=BqX-s7Brdfk
Trang 9- Quan sát và giải thích hoạt động của túi khí dựa vào phương trình trạng thái của khílí tưởng và các kiến thức vật lí đã học
c) Sản phẩm:
– Câu trả lời của HS:+ Khi va chạm xảy ra túi khí được kích hoạt sinh ra khí trong túi, khí trong túi biếnđổi trạng thái liên tục đến trạng tháp có áp suất p
+ Nhờ thiết kế về kiểu dáng tương ứng với từng vị trí của túi mà người trên xe khi vađập cơ thể vào túi có thể giảm chấn thương
d) Tổ chức thực hiện:
1
– GV thực hiện:+ Cho HS xem video nguyên lí hoạt động của túi khí: h ttps://www
youtube.com/watch?v=BqX–s7Brdfk+ Yêu cầu HS quan sát và giải thích hoạt động của túi khí dựa vàophương trình trạng thái của khí lí tưởng và các kiến thức vật lí đã học.2 HS quan sát video
- GV giáo dục kĩ năng thắt dây an toàn khi HS ngồi trên xe ô tô, đảmbảo chấp hành đúng luật giao thông và đảm bảo an toàn khi tham giagiao thông