1. Trang chủ
  2. » Khoa Học Tự Nhiên

VẬT LÝ 10 PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ VỀ KHÍ LÝ TƯỞNG pps

8 4K 13

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 8
Dung lượng 213,12 KB

Nội dung

ÁP SUẤT CỦA CHẤT KHÍ GV : Phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử xác định sự phụ thuộc của áp suất chất khí vào các đặc điểm của phân tử.. Va chạm của các phân tử vào thành bìn

Trang 1

Tiết 03 – 04

PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA THUYẾT ĐỘNG HỌC

PHÂN TỬ VỀ KHÍ LÝ TƯỞNG

I MỤC ĐÍCH

- Xây dựng phương trình cơ bản dựa trên phương pháp lý thuyết

- Ý nghĩa vật lý của các đại lượng có mặt trong phương trình

II KIỂM TRA BÀI CỦ

1/ Thế nào là quy luật thống kê ?

2/ Viết công thức tính mật độ phân tử và cho biết ý nghĩa vật lý của mật độ phân tử ?

3/ Trình bày công thức tính vận tốc toàn phương của các phân tử khí ?

III NỘI DUNG BÀI GIẢNG

Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh

I ÁP SUẤT CỦA CHẤT KHÍ

GV : Phương trình cơ bản của thuyết động

học phân tử xác định sự phụ thuộc của áp

suất chất khí vào các đặc điểm của phân tử

Tại sao chất khí lại có thể gây áp suất lên

thành bình !?

I ÁP SUẤT CỦA CHẤT KHÍ

- Từ mô hình khí lí tưởng, các phân tử chỉ tương tác khi

va chạm, và sự va chạm này là va chạm đàn hồi Va chạm của các phân tử vào thành bình gọi là áp suất

Nếu ta gọi :

+ z : Số lần va chạm phân tử lên đơn vị diện tích

Trang 2

GV diễn giảng như phần ghi của HS 

Gv : Thật vậy vô số phân tử khí chuyển động

hỗn độn va chạm liên tục lên thành bình sẽ

tác dụng lên thành bình một áp lực đáng kể

 Vận tốc của chúng khi va chạm cũng như

số va chạm lên thành bình trong mỗi đơn vị

thời gian cũng thay đổi  Áp suất chất khí

tác dụng lên thành bình cũng thay đổi quanh

một giá trị trung bình nào đó Khi nói tới áp

suất chất khí là ta nói tới giá trị trung bình

này

II XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH CƠ

BẢN

GV diễn giảng như phần ghi của HS 

GV : Ta giả sử bình khí có dạng hình hộp lập

phương cạnh l Vì số phương trình khí có

trong bình rất lớn và chúng chuyển động hỗn

độn nên theo quy luật thống kê , số phân tử

khí va chạm vào mỗi mặt của bình chứa

trong cùng một thời gian đều bằng nhau 

Áp suất của chất khí tác dụng lên mọi mặt

cũng đều bằng nhau

Giả sử 1 phân tử khối lượng m chuyển

động với vận tốc v có hình chiếu lên các trục

là vx, vy, vz đến va chạm vào thành bình

ABCD Vì va chạm là đàn hồi nên sau khi va

thành bình trong một đơn vị thời gian

+ n : Số đơn vị trong một đơn vị thể tích ( mật độ phân tử )

Xét theo mỗi chiều có

6

n

phân tử chuyển động

Số va chạm trong bình của phân tử lên một đơn vị diện tích thành bình trong một đơn vị thời gian

z n V

6

1

II XÂY DỰNG PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN

Ta giả sử bình khí có dạng hình hộp lập phương cạnh

l Vì số phương trình khí có trong bình rất lớn và chúng chuyển động hỗn độn nên theo quy luật thống kê , số phân tử khí va chạm vào mỗi mặt của bình chứa trong cùng một thời gian đều bằng nhau  Áp suất của chất khí tác dụng lên mọi mặt cũng đều bằng nhau

Giả sử 1 phân tử khối lượng m chuyển động với vận tốc v có hình chiếu lên các trục là vx, vy, vz đến va chạm vào thành bình ABCD Vì va chạm là đàn hồi nên sau khi va chạm chỉ có hình chiếu của vận tốc lên trục

Ox là đổi dấu

Độ biến thiên động lượng của phân tử khí sau khi va

Trang 3

chạm chỉ có hình chiếu của vận tốc lên trục

Ox là đổi dấu

GV : Các em cho biết cách tính độ biến thiên

động lượng của một vật

HS : p = p2 – p1 = mv2 – mv1

GV : Từ đây các em cho biết độ biến thiên

động lượng của phân tử khí sau khi va chạm

?

HS : P 

= ( - mvx ) – ( + mvx) = - 2mvx

GV : Em hãy cho biết định luật II Newton

được phát biểu dưới dạng 2

HS : Độ biến thiên động lượng trong khoảng

thời gian t của một vật bằng xung lượng của

các lực tác dụng lên vật

F 

.t = P 

 f’t = - 2mvx

GV : Theo định luật Newton III, phân tử tác

dụng lên thành bình một lực F

ft = 2mvx

GV : Tính lực trung bình mà phân tử khí tác

dụng lên thành bình trong một đơn vị thời

gian

 Lực trung bình F của N phân tử tác dụng

chạm là :

( - mvx ) – ( + mvx) = - 2mvx

Theo định lí biến thiên động lượng :

f’t = - 2mvx

Theo định luật Newton III, phân tử tác dụng lên thành bình một lực F

ft = 2mvx

Để tính áp suất của chất khí ta phải tính lực trung bình mà phân tử khí tác dụng lên thành bình trong một đơn vị thời gian

Giữa 2 va chạm liên tiếp của một phân tử lên thành bình bên phải ABCD, phân tử phải đi một đoạn đường

là 2l trong khoảng thời gian t :

t

l

v x

2

x v

l

t  2

Lực trung bình trong một đơn vị thời gian :

l mv v

l

mv t

t f

x

x

2

2

2

Lực trung bình F của N phân tử tác dụng lên thành

bình :

l

v Nm

2

Áp suất khí tác dụng lên thành bình ABCD :

Trang 4

lên thành bình

 Áp suất khí tác dụng lên thành bình

ABCD

 Phương trình cơ bản của thuyết động

học phân tử về chất khí lí tưởng

III HỆ QUẢ

1) Ý nghĩa vật lý của nhiệt độ

GV hướng dẫn HS :

 





W d

C

N

T

3

2

3

1 ( 2

2

v lS

Nm lS

v Nm S

F

3

1 ( v2 V

Nm

Trong đó

V

N

= n là mật độ khí, ta có :

3

1

v

nm (1) Vì m vWd

2

2

 p = n W d

3

2 (2)

Phương trình (1) và (2) gọi là phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí lí tưởng

III HỆ QUẢ

1) Ý nghĩa vật lý của nhiệt độ

Từ phương trình p = n W d

3

2

ta có thể viết :

p.V = n W d

3

2 V

Vì n =

V

N

 N = n.V

Khi đó ta có :

p.V = N W d

3

2 (3)

Mặt khác với một lượng khí xác định ta có :

const T

V p

 p.V = C.T (4)

Trang 5

GV : Từ biểu thức trên các em nhận xét mối

liên hệ giữa nhiệt độ tuyệt đối T và động

năng trung bình của các phân tử ?

HS : Nhiệt độ tuyệt đối T tỉ lệ với động năng

trung bình của các phân tử

GV : Chính vì vậy ta có thể coi nhiệt độ là số

đo động năng trung bình của các phân tử Kết

luận này không những đúng đối với chất khí

lí tưởng, mà còn đúng cả đối với chất khí

thực, chất lỏng và chất rắn

2) Mật độ phân tử khí :

trong đó C là một hằng số

Từ (3) và (4) ta suy ra được :

C

N T

3

2

Với N, C là hằng số Đặt k =

N C

Khi đó ta có : W d

k

T

3

2

với k là hằng số Bôndơman

Kết luận : Nhiệt độ tuyệt đối T tỉ lệ với động năng trung bình của các phân tử Do đó ta có thể coi nhiệt độ

là số đo động năng trung bình của các phân tử Kết luận này không những đúng đối với chất khí lí tưởng, mà còn đúng cả đối với chất khí thực, chất lỏng và chất rắn

2) Mật độ phân tử khí :

Từ phương trình p = n W d

3

2

k

T

3

2

KT

P

n 

Các chất khí ở cùng nhiệt độ và áp suất đều có cùng mật độ

Trang 6

GV :     



KT

P

n 

GV : Các chất khí ở cùng nhiệt độ và áp suất

thì mật độ phân tử của chúng sẽ như thế nào

?

HS : Các chất khí ở cùng nhiệt độ và áp suất

thì mật độ phân tử của chúng sẽ bằng nhau

3) Thiết lập phương trình Mendeleev –

Clapeyron

GV :    



 P.V =

m

RT

3) Thiết lập phương trình Mendeleev – Clapeyron

Phương trình trạng thái đơn vị 1 mol khí

Ở điều kiện chuẩn : ( T = 273K, p = 1 atm = 1,013.105 N/m2 )

1 mol khí có thể tích 22,4l

T

PV

R  =

273

0224 , 0 10 013 ,

= 8310 J/molK

 P.V = R.T

Phương trình trạng thái đối với một khối lượng m chất

khí tức là

m

mol

P.V =

m

RT

Đây chính là phương trình Mendeleev – Clapeyron

4) Chứng minh : 

A N R

K  = 1,38.10-23

Trang 7

4) Chứng minh : 

A N

R

K  = 1,38.10-23

GV :    



 K =

A

N

R

10 02 , 6

/ 8310

mol

molK J

 K = 1,38.10-23 J/K

5) Vận tốc trung bình của chuyển động

nhiệt

Nếu N là phân tử chứa trong khối lượng m và NA số phân tử chứa trong 1 mol

m

=

A N

N

 P.V = N

A N

R

T

 P =

V

N

A N

R

T = N

A N

R

T Mà

KT

P

n 

 K =

A N

R

10 02 , 6

/ 8310

mol

molK J

 K = 1,38.10-23 J/K

5) Vận tốc trung bình của chuyển động nhiệt

Từ phương trình W d

k

T

3

2

A N

R

, ta viết :

N

R W

A d

2

3

N

R v

m

A

2

3 2

2

Từ đó ta có :

RT mN

RT v

A

3 3

2

với  là khối lượng mol = mNA

Vận tốc trung bình của chuyển động nhiệt của các phân tử khí là :

RT

v2  3

Trang 8

GV :    



RT

v2  3

IV CỦNG CỐ

- Phương trình Cơ bản của thuyết động học phân tử

- Liên hệ giữa nhiệt độ và động năng trung bình

V DẶN DÒ

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Ngày đăng: 09/08/2014, 15:21

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w