GIÁO án GIẢNG dạy bài 31 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI của KHÍ lí TƯỞNG

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG THPT HOÀNG HOA THÁM Độc lập-Tự Do-Hạnh Phúc GIÁO ÁN GIẢNG DẠY BÀI 31: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG Giá

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG THPT HOÀNG HOA THÁM Độc lập-Tự Do-Hạnh Phúc

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY BÀI 31: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Đăng Vĩnh Long

Giáo sinh thực tập : Phạm Hoàng Đạo

Lớp giảng dạy : 10A19

Ngày thực hiện :

I.MỤC TIÊU:

1.Kiến thức:

- Viết được phương trình trạng thái của khí lý tưởng

- Viết được biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp

- Nắm được dạng đường đẳng áp trong hệ trục tọa độ (V,T)

2.Kỹ năng:

- Phân biệt được hai khái niệm: khí thực và khí lý tưởng

- Biết vận dụng hai định luật chất khí đã học để thiết lập phương trình trạng thái của khí lý tưởng

- Biết áp dụng phương trình trạng thái để tính được các đại lượng chưa biết

- Biểu diễn được đường đẳng áp trong các hệ trục tọa độ

3 Phát triển tư duy

-Rèn luyện tư duy phê phán trong quá trình xây dựng bài học.

-Rèn luyện tư duy logic trong việc giải bài tập.

4.Thái độ, đạo đức:

- Kích thích tinh thần học tập, yêu mến bộ môn vật lý của học sinh.

II.CHUẨN BỊ

Giáo viên:

- Giáo án giảng dạy.

Học sinh:

-Nắm được kiến thức về thuyết động học phân tử chất khí.

III.PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY

-Phương pháp chính: Giảng giải.

-Phương pháp phụ : Đàm thoại.

IV.TIẾN TRÌN DẠY VÀ HỌC

HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH HỖ TRỢ CỦA GIÁO VIÊN NỘI DUNG GHI CHÉP

KIỂM TRA BÀI CŨ (3 phút)

Câu 1: Quá trình biến đổi trạng thái khi

thể tích không đổi là quá trình đẳng tích

Trong quá trình đẳng tích của một

lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ

thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

p

T = hằng số

Câu 1:

Thế nào là quá trình đẳng tích? Nêu nội dung và viết biểu thức định luật Charles

Câu 2:

Nêu dạng đường đẳng tích trong ba hệ trục tọa độ (p,V), (p, T), (V,T)

Câu 2: Trong hệ trục tọa độ (p, V) đường

đẳng tích là đường thẳng song song với

trục p

Trong hệ tọa đổ (p,T) đường đẳng tích là

đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ qua gốc

tọa độ

Trong hệ tọa độ (V,T) đường đẳng tích là

đường thảng song song với trục T

ĐẶT VẤN ĐỀ (2 phút)

Ta xét một lượng khí nhất định, thì ở một trạng thái nào đó thì nó sẽ có áp suất p, thể tích V và nhiệt độ T xác định Khi lượng khí này biến đổi chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, thì cả ba thông số trên đều có thể biến đổi Trong hai bài trước, mỗi bài ta đã giữ cho một thông số không đổi và xét sự phụ thuộc lẫn nhau của hai thông số kia Trong bài học này

ta sẽ tổng hợp kết quả của hai bài trước để tìm ra công thức thể hiện sự phụ thuộc lẫn nhau của cả ba thông số ấy, đồng thời

ta sẽ tìm hiểu một “đẳng quá trình” cuối cùng, đó là quá trình đẳng áp

I.PHÂN BIỆT KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG (3 phút)

- Khí thực là khí tồn tại trong thực tế như

N2, O2, CO2,… và chỉ tuân theo gần đúng

các định luật Boyle- Marriote và định

luật Charles

- Khí lí tưởng là khí trong đó các phân tử

được coi là chất điểm và chỉ tương tác

với nhau khi va chạm và khí tuân theo

đúng các định luật Boyle- Marriote và

định luật Charles

- Như ta đã biết khí lí tưởng là một mô hình đã được lí tưởng hóa để đem ra khảo sát cho khí thực, vì vậy giữa chúng sẽ có

sự khác biệt Dựa vào tài liệu đã có, em hãy cho thầy biết thế nào là khí thực và thế nào là khí lí tưởng?

- Nhấn mạnh: Tuy nhiên sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng là không lớn ở những nhiệt độ và áp suất thông thường

Do đó, trong đời sống và kĩ thuật, khi không yêu cầu độ chính xác cao ta vẫn có thể áp dụng các định luật về chất khí cho khí thực

- Khí thực là khí tồn tại trong thực

tế như N2, O2, CO2,… và chỉ tuân theo gần đúng các định luật Boyle-Marriote và định luật Charles

- Khí lí tưởng là khí khí tuân theo đúng các định luật Boyle- Marriote

và định luật Charles

- Trong đời sống và kĩ thuật, khi không yêu cầu độ chính xác cao ta vẫn có thể áp dụng các định luật về chất khí cho khí thực

II PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG (17 phút)

- Áp dụng định luật Boyle – Marriote:

p1V1=p’1 V2 (1)

- Áp dụng định luật Charles:

p1,

T1=

p2

T2

=>

2 1

1

2

' p T

p

T



- Để lập phương trình trạng thái khí lí tưởng, ta xét một lượng khí chuyển từ trạng thái 1(p1,V1,T1) sang trạng thái 2(p2,V2,T2) thông qua trạng thái trung gian 1’(p1’,V2,T1) như hình vẽ sau

- Phân tích & hướng dẫn học sinh xây dựng phương trình trạng thái khí lí tưởng

từ những kiến thức đã học:

+ Áp dụng định luật Boyle – Marriote cho quá trình chuyển trạng thái từ (1) sang (1’)

+ Áp dụng định luật Charles cho quá trình

Xét một lượng khí chuyển từ trạng thái 1(p1,V1,T1) sang trạng thái 2(p2,V2,T2) thông qua trạng thái trung gian 1’(p1’,V2,T1) :

- Áp dụng định luật Boyle – Marriote:

p1V1=p’1 V2 (1)

- Áp dụng định luật Charles:

p1,

T1=

p2

T2 => 1 2 1

2

' p T

p T



Thay vào (1), ta được:

Thay vào (1), ta được:

p1V1

T1 =

p2V2

T2

- Áp dụng phương trình trạng thái khí lí

tưởng

p1V1

T1 =

p2V2

T2

2

p V T

p

T V

5

5 2

10 100.312

5, 2.10 20.300

chuyển từ trạng thái (1’) sáng (2)

+Biến đổi toán học tìm ra mối quan hệ giữa các thông số ở trạng thái (1) và trạng thái (2)

- Mở rộng: Từ phương trình trạng thái khí

lí tưởng, ta có thể suy ra các định luật Charles và định luật Boyle – Marriote

- Vận dụng: Một cái bơm chứa 100 cm3

không khí ở nhiệt độ 27 C0 , và áp suất

5

10 Pa Tính áp suất của khí trong bơm khi

không khí trong bơm bị nén xuống còn 20

cm3 và nhiệt độ tăng lên 0

39 C.

p1V1

p2V2

T2



pV const

T 

III ĐỊNH LUẬT GAY – LUSSAC (10 phút)

- HS trả lời:

- Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất

không đổi gọi là quá trỉnh đẳng áp

p V p V

T  T

Mà p1 =p2

→

V V

T  T hay

V

T hằng số

- HS tiếp thu

- HS vẽ hình:

- HS trả lời:

Ta kẻ đường đẳng nhiệt, thì tại A có thể

tích lớn hơn tại B Mà trong quá trình

đảng nhiệt của một lượng khí xác định

thì thể tích tỉ lệ nghịch với áp suất Vì

vậy áp suất ở A sẽ nhỏ hơn áp suất ở B

- Dựa vào kiến thức đã học về “đẳng quá trình”, em hãy cho biết thế nào là quá trình đẳng áp ?

- Em hãy vận dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng để tìm biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp

- GV phát biểu định luật Gay – Lussac:

Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí xác định , thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

V

T hằng số

- GV thông báo cho học sinh khái niệm đường đẳng áp: Đường biểu diển sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp

- Từ biểu thức định luật Gay – Lussac, em hãy vẽ đường đẳng áp trong tọa độ ( V,T)

- Như vậy, trong tạo độ (V,T) đường đẳng

áp là đường thẳng qua góc tọa độ

- Yêu cầu HS chứng minh, ứng với một lượng khí xác định, trong tọa độ (V,T) đường đẳng áp ở trên có áp suất nhỏ hơn đường đẳng áp ở dưới

1.Quá trình đẳng áp

Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trỉnh đẳng áp

2 Định luật Gay - Lussac

Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí xác định , thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

V

T hằng số

3 Đường đẳng áp

- Đường biểu diển sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp

- Trong tọa độ (V,T) , đường đẳng

áp là đường thẳng qua góc tọa độ

- Trong tọa độ (V,T), ứng với một lượng khí xác định, đường đẳng áp

ở trên có áp suất nhỏ hơn đường đẳng áp ở dưới

IV ĐỘ KHÔNG TUYỆT ĐỐI (3 phút)

- HS tiếp thu.

- HS tiếp thu

- Ta thấy rằng đường đẳng tích trong hệ tọa độ (p,T), và đường đẳng áp trong tọa

độ (V,T) thì khi T=0 K thì p=0,V=0 Khi

T < 0 K thì áp suất và thể tích sẽ âm, điều

đó là không thể thực hiện được

- Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0 K gọi là độ không tuyệt đối

- Các nhiệt độ trong nhiệt giai Kenvin đều

có giá trị dương và mỗi độ chia trong nhiệt giai Kenvin cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Celsius

- Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0 K gọi là độ không tuyệt đối

- Các nhiệt độ trong nhiệt giai Kenvin đều có giá trị dương và mỗi độ chia trong nhiệt giai Kenvin cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Celsius

V BÀI TẬP VẬN DỤNG (7 phút)

Câu 1:

p1 = 0,7atm p2 = 8atm

V1 V2 = V1/5

T1 = 320K T2 = ?

Áp dụng PTTT khí lý tưởng,

Ta có:

2

8 320

731 5.0,7

p V p V V

T  T   V 

Câu 2:

TT1 TT2

p1 p2 = p1

V1 V2 = 1,5V1

T1 =? T2 = 320K

Áp dụng định luật Gay-luýt xắc, ta có:

1

.320

213,3 1,5

V V V T V

T  T   V  V 

Câu 3:

Từ (1) sang (2): đẳng nhiệt (V tăng, p

giảm)

Từ (2) sang (3): đẳng tích (p tăng  T

tăng)

Cấu 1: Trong xilanh của một động cơ có chứa một lượng khí ở nhiệt độ 47o C và áp suất 0,7 atm Sau khi bị nén thể tích của khí giảm đi 5 lần và áp suất tăng lên tới 8 atm Tính nhiệt độ của khí ở cuối quá trình nén?

Câu 2: Đun nóng đẳng áp một khối lượng khí lên đến 470C thì thể tích khí tăng gấp 1,5 lần thể tích lúc đầu Tìm nhiệt độ ban đầu của khí

Câu 3: Cho đồ thị biểu diễn các quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí lý tưởng xác định Đọc tên các đẳng quá trình

và vẽ lại đồ thị trong các hệ trục (p,T) và (V,T)

Từ (3) sang (1): đẳng áp (V giảm  T

giảm)

V.DẶN DÒ CÔNG VIỆC VỀ NHÀ - Làm các bài tập trong đề cương - Xem trước bài 32 “Nội năng và sự biến thiên nội năng” VI.RÚT KINH NGHIỆM

Giáo viên hướng dẫn Giáo sinh thực tập

p

V 0

(1)

(2) (3)

V

T 0

(2) (3)

(1)

p

0 (2)

(3) (1)

T