Bài 47. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng. Định luật Gay Luy-xác

KIEÅM TRA BAØI CUÕ KIEÅM TRA BAØI CUÕ 1 2 1. PHÁT BIỂU ĐỊNH LUẬT BOYLE – MARIOTTE, SAC-LO? Trả lời: Phát biểu: Ở nhiệt độ khơng đổi, tích của áp suất p và thể tích V của một lượng khí xác định là một hằng số. Với một lượng khí có thể tích khơng đổi thì áp suất p phụ thuộc vào nhiệt độ t của khí. 2.THẾ NÀO LÀ KHÍ LÍ TƯỞNG, KHÍ THỰC ? Khí lí tưởng (theo quan điểm vĩ mô)là khí tuân theo đúng hai định luật BOYLE – MARIOTTE và SÁC-LƠ Traû lôøi: Khí thực là khí có tính chất gần đúng như khí lí tưởng. Ở áp suất thấp thì có thể coi mọi khí thực như khí lí tưởng. - Xét một khối khí lí tưởng biến đổi từ trạng thái 1(P 1 ,V 1 ,T 1 ) sang trạng thái 2 (P 2 ,V 2 ,T 2 ) qua trạng thái trung gian 2’ - Qúa trình đẳng tích từ (1) sang (2’) P 1 T 1 P 2 ’ T 2 ’ = T 2 P 2 ’ = T 2 T 1 P 1 - Qúa trình đẳng nhiệt từ (2’) sang (2) Ta có: P 2 ’ V 2 ’ = P 2 V 2 V 1 (a) (b) Ta có: P O ● 1 P 1 V 1 ● 2 P 2 V 2 ● 2’ T 1 V P 2 ’ (P 2 ’,V 1 ,T 2 ) I. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI Thay (a) vaứo (b) T 2 T 1 P 1 = P 2 V 2 P 1 V 1 T 1 = P 2 V 2 T 2 ẹaõy laứ phửụng trỡnh traùng thaựi khớ lớ t ng V 1 hay: P 1 V 1 T 1 =C= const QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP – ĐỊNH LUẬT GAY- LUSSAC: 2. Đònh luật Gay – Lussac: Từ phương trình trạng thái: P 1 V 1 T 1 = P 2 V 2 T 2 Ta thấy, khi áp suất không đổi P 1 = P 2 thì: V 1 T 1 = V 2 T 2 hay: V T = = hằng số Thể tích V của một lượng khí có áp suất khơng đổi thì tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí. C P 1 1. Quá trình đẳng áp: Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp 3. Đường đẳng áp: Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp. O V T P 1 P 2 P 1 < P 2 Trong hệ trục tọa độ (V,T), đường đẳng áp là đường thẳng qua gốc tọa độ. Câu 1: Trong các hệ thức sau đây, hệ thức nào không phù hợp với phương trình trạng thái khí lý tưởng? A. PV T = hằng số B . P 1 T 1 V 1 = P 2 T 2 V 2 C. P 1 V 1 T 2 = P 2 V 2 T 1 D . T 1 P 1 V 1 = T 2 P 2 V 2 Kiểm tra cũ: Câu 1: Phát biểu nội dung viết biểu thức định luật Bôi lơ -Ma ri ốt định luật Sác lơ ? Trả lời: Định luật Bôi lơ-Ma ri ốt: ND :Trong trình đẳng nhiệt lợng khí định, áp suất tỷ lệ nghịch với thể tích BT : p ~ 1/V hay pV= số Định luật Sác lơ: ND: Trong trình đẳng tích lợng khí định, áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối BT: p/T =hằng số Câu 2:Gọi tên đẳng trình đợc biểu diễn đồ thị sau: p p V O a) p p T O b) T O c) V O d) *Đồ thị (a) (b) biểu diễn trình đẳng nhiệt *Đồ thị (c) (d) biểu diễn trình đẳng tích Tiết 50: Phơng trình trạng thái khí lí tởng I.khí thực khí lí tởng: Khi khí thực đợc coi gần giống khí lí-Khí t thực tuân ởng? theo gần H2 định luật chất khí pV He -Khí lí tởng khí tuân theo định luật chất khí O2 10 p -ở nhiệt độ áp suất thông thờng, khí thực gần giống khí lí tởng II.phơng trình trạng thái khí lí tởng: Có thể chuyển lợng Xây dựng phơng trình: khí từ (1) sang Có cách khác (2) qua trạng thái trung gian để chuyển lợng khí theo đẳng từ (1) sang (2) trình nào? không? p (1) P/ P1,V1,T1 (2) p2 p1 (1) p/ (M) T2 (1/) V1 V2 P2,V2,T2 / ) (M) -> Từ (1) (1 -> (2) p/(2,V/)2 ,T1 p2/,V1, T2 T1 (2) P(1) 1,V1,T1 (2/) (2) P2,V2,T2 V p2 p1 p / (1 ) T1 V1 V2 (2) T2 / T2 / p (1) p1 (1) H.2 (2/) p2 (2) / p H.1 p 11 T V1 V2 V đẳng tích từ (1) đến (2/) c / *Quá trình đẳng nhiệt từ (1) đến (1*Quá ) chotrình ta: / p p trình1 biến = T1 T2 p1V1= pGọi V2 tên đổi viết biểu thức liên lạc (1) / / (1) *Quá trình đẳng tích từ (1 ) đến (2) *Quá cho ta : trình đẳng nhiệt từ (2/) đến (2) p p2giữa thông số trạng thái (2) = / P VTừ p2V2 trình ? 1= T1 T2 *Nhân (1)biểu với (2)thức ta có: (2) đó, tìm mối liên *Nhân (1) với (2) ta có: p1V1 hệ p2trực V2 tiếp p1thông V1 psố 2V2 =của lợng khí hai trạng thái = (1) T1 T2 T1 T2 (2) ? 2.Phơng trình trạng thái khí lí tởng hay phơng trình Cla-pê- rôn: p1V1 p2V2 = T1 T2 pV = const T *Chú ý: -Đối với lợng khí khác số PTTT khác -Với mol khí lí tởng trạng thái số có giá trị R = 8,31 J/ (mol.K) R đợc gọi số chất khí lí tởng -Các phơng trình ĐL Bôi lơ- Ma ri ốt ĐL Sác lơ xem trờng hợp riêng PTTT 3.Vận dụng: Bài 1: Một xi lanh có pít tông đóng kín chứa khối khí nhiệt độ 27oC, áp suất 750 mmHg Nung nóng khối khí đến nhiệt độ 195oC thể tích tăng gấp rỡi.Tính áp suất khối khí xi lanh Tómlúc tắt: Trạng thái 2: Trạng thái 1: t2 =195oC -> T2 =468K t1 =27oC -> T1=300K V2= 1,5V1 p1=750mmHg V1 p2=? Giải: áp dụng phơng trình trạng thái ta có: p1V1 p2V2 = T1 T2 Suy ra: T2V1 p2 = p1 T1V2 468.V1 p2 = 750 = 780mmHg 300.1,5V1 *Bài 2: Trong xi lanh động đốt có 2dm3 hỗn hợp khí dới áp suất atm nhiệt độ 27oC Pít tông nén xuống làm cho thể tích hỗn hợp giảm 1,8 dm3 áp suất tăng lên 15 atm.Tính nhiệt độ hỗn hợp khí nén Tóm tắt: Trạng thái 2: Trạng thái 1: V2= 1,8= 0,2dm3 V1=2dm3 P2=15 atm p1=1 atm t 2= ? T1=273+ 27=300K Giải: áp dụng pt trạng thái ta có : p1V1 p2V2 = T1 T2 Suy : T2 = p2V2T1 p1V1 15.0,2.300 = 450 K t = 450 273 = 177 C T2 = Bài 3: Thể tích lợng khí giảm 1/10, nhng nhiệt độ tăng thêm 20oC áp suất tăng thêm 1/5 so với áp suất ban đầu Nhiệt độ ban đầu ? A B 2500oC C 250oC C 250 K D 2500 K Bài 47: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG. ĐỊNH LUẬT GAY LUY -XÁC 1. MỤC TIÊU 1.1. Kiến thức: - Biết cách tổng hợp kết quả của định luật Bôi-lơ-Ma- ri -ốt và định luật Sác- lơ để tìm ra phương trình thể hiện sự phụ thuộc lẫn nhau của ba đại lượng: thể tích, áp suất, nhiệt độ của một lượng khí xác định. - Biết cách suy ra qui luật của sự phụ thuộc thể tích một lượng khí có áp suất không đổi vào nhiệt độ của nó, dựa vào phương trình trạng thái. 1.2. Kĩ năng: - Vận dụng phương trính suy ra các quá trình đó là các định luật. - Vận dụng giải các bài tập liên quan. 2. CHUẨN BỊ 2.1. Giáo viên: - Biên soạn câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung câu 1-6 SGK. - Vẽ hình trong SGK. 2.2. Học sinh: - Ôn lại các định luật chất khí đã học. 2.3.Gợi ý ứng dụng CNTT. - Chuẩn bị hình ảnh các nhà bác họcliên quan đến chương này. - Mô phỏng các đẳng quá trình, các định luật. 3. TIẾN TRÌNH DẠY, HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên -Phát biểu định luật Sác –lơ? Nhiệt -Nêu câu hỏi về định luật Sác –lơ và độ tuyệt đối? -Nhận xét câu trả lời của bạn. nhiệt độ tuyệt đối. -Yêu cầu HS trả lời. -Nhận xét câu trả lời. Hoạt động 2 ( phút): Phương trình trạng thái,định luật Gay luy-xác. Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên - Đọc SGK phần 1, tìm hiểu bài toán. - Xây dựng phương trình thông qua trạng thái trung gian. - Ghi nhận công thức (47.4). - Tìm ra định luật từ phương trình trạng thái.Ghi nhận cộng thức (47.5). - Trả lời câu hỏi c1 - Yêu cầu HS đọc SGK. - Gợi ý: nếu cả ba đại lượng thay đổi thì quan hệ các đại lượng như thế nào? - Hướng dẫn HS xây dựng mối liên hệ thông qua trạng thái trung gian. - Nhận xét cách làm của HS. - Từ phương trình trạng thái cho HS rút ra định luật Gay luy- xác. - Nêu câu hỏi c1. Hoạt động 3 ( phút): Vận dụng,củng cố. Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên - Trả lời câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung câu 1-6 SGK. - Làm bài tập phần 3 SGK. - Nhận xét bài làm của bạn. - Nêu câu hỏi. - Yêu cầu HS làm bài tập vận dụng phần 3 SGK - Đánh giá nhận xét kết quả giờ dạy. - Kể chuyện về các nhà bác học. Hoạt động 4 ( phút): Hướng dẫn về nhà. Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Những chuẩn bị cho bài sau - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: Bài 47. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG. ĐỊNH LUẬT GAY LUSSAC A. MỤC TIÊU 1. Kiến thức - Biết tổng hợp kiến thức của định luật Boyle-Mariotte và định luật Charles để tìm ra sự phụ thuộc lẫn nhau của ba đại lượng nhiệt độ, áp suất, thể tích của một lượng khí nhất định. - Biết cách suy ra quy luật phụ thuộc của thể tích vào nhiệt độ khi áp suất không đổi dựa vào phương trình trạng thái. 2. Kỹ năng - Từ phương trình trạng thái suy ra các phương trình ứng với các quá trình đẳng nhiệt, đẳng áp, đẳng tích. - Vận dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng để giải các bài toán liên quan. B. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên - Đồ thị các quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp. 2. Học sinh - Ôn lại các định luật Boyle – Mariotte và Charles. 3. Gợi ý ứng dụng CNTT - Mô phỏng chuyển động của các phân tử khí trong các đẳng quá trình. C. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài ghi của HS - Nêu câu hỏi về định luật Charles, khí lý tưởng và nhiệt độ tuyệt đối. - Nhận xét câu trả lời của HS. - Phát biểu định luật Charles; khái niệm khí lý tưởng, nhiệt độ tuyệt đối. - Nhận xét câu trả lời của bạn. Hoạt động 2: Phương trình trạng thái khí lý tưởng, định luật Gay Lussac Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài ghi của HS Đặt vấn đề: Với một khối khí xác định thì ba đại lượng p, V, T liên hệ với nhau như thế nào? - Hướng dẫn học sinh xây dựng mối liên hệ p, V, T giữa hai trạng thái thông qua trạng thái trung gian. Từ đó đi đến phương trình trạng thái. - Nhận xét cách làm của HS. - Từ phương trình trạng thái, hướng dẫn HS rút ra định luật Gay Lussac. - Hướng dẫn HS trả lời câu hỏi C1. - Thiết lập phương trình trạng thái theo hướng dẫn của GV. - Áp dụng phương trình trạng thái cho quá trình đẳng áp, rút ra định luật Gay 1.Phương trình trạng thái khí lý tưởng: Xét một khối khí biến đổi từ trạng thái 1 (p 1 , V 1 , T 1 ) sang trạng thái 2 (p 2 , V 2 , T 2 ). Chia quá trình thành hai đẳng quá trình: đẳng nhiệt (1-2’) và đẳng tích (2’-2). Trong quá trình (1-2’), định luật Boyle-Mariotte cho ta: 2 ' 211 VpVp  (1) Trong quá trình (2’-2), định luật Charles cho ta: 2 1 2 ' 2 T T p p  hay 2 1 2 ' 2 T T pp  (2) Từ (1) và (2): 2 22 1 11 T Vp T Vp  Vì các trạng thái 1 và 2 được chọn Lussac. - Trả lời câu hỏi C1. bất kỳ nên ta có thể viết: const T pV  Đây là phương trình trạng thái của khí lý tưởng. 2. Định luật Gay Lussac: Trong quá trình đẳng áp (p = const) thì phương trình trạng thái cho ta: const T V  Phát biểu định luật: Thể tích V của một lượng khí có áp suất không đổi thì tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí. Hoạt động 3: Vận dụng, củng cố Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài ghi của HS - Hướng dẫn HS trả lời các câu hỏi trong SGK và các câu hỏi thực tế liên quan đến định luật, làm bài tập ở phần 3 SGK. - Trả lời câu hỏi và làm bài tập vận dụng. Hoạt động 4: Hướng dẫn làm việc ở nhà Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh Bài ghi của HS - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Hướng dẫn HS chuẩn bị bài sau. - Bài 47: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG. ĐỊNH LUẬT GAY LUY -XÁC 1. MỤC TIÊU 1.1. Kiến thức: - Biết cách tổng hợp kết quả của định luật Bôi-lơ-Ma- ri -ốt và định luật Sác- lơ để tìm ra phương trình thể hiện sự phụ thuộc lẫn nhau của ba đại lượng: thể tích, áp suất, nhiệt độ của một lượng khí xác định. - Biết cách suy ra qui luật của sự phụ thuộc thể tích một lượng khí có áp suất không đổi vào nhiệt độ của nó, dựa vào phương trình trạng thái. 1.2. Kĩ năng: - Vận dụng phương trính suy ra các quá trình đó là các định luật. - Vận dụng giải các bài tập liên quan. 2. CHUẨN BỊ 2.1. Giáo viên: - Biên soạn câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung câu 1-6 SGK. - Vẽ hình trong SGK. 2.2. Học sinh: - Ôn lại các định luật chất khí đã học. 2.3.Gợi ý ứng dụng CNTT. - Chuẩn bị hình ảnh các nhà bác họcliên quan đến chương này. - Mô phỏng các đẳng quá trình, các định luật. 3. TIẾN TRÌNH DẠY, HỌC Hoạt động 1 ( phút): Kiểm tra bài cũ Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên -Phát biểu định luật Sác –lơ? Nhiệt độ tuyệt đối? -Nhận xét câu trả lời của bạn. -Nêu câu hỏi về định luật Sác –lơ và nhiệt độ tuyệt đối. -Yêu cầu HS trả lời. -Nhận xét câu trả lời. Hoạt động 2 ( phút): Phương trình trạng thái,định luật Gay luy-xác. Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên - Đọc SGK phần 1, tìm hiểu bài toán. - Xây dựng phương trình thông qua trạng thái trung gian. - Ghi nhận công thức (47.4). - Tìm ra định luật từ phương trình trạng thái.Ghi nhận cộng thức (47.5). - Yêu cầu HS đọc SGK. - Gợi ý: nếu cả ba đại lượng thay đổi thì quan hệ các đại lượng như thế nào? - Hướng dẫn HS xây dựng mối liên hệ thông qua trạng thái trung gian. - Nhận xét cách làm của HS. - Từ phương trình trạng thái cho HS - Trả lời câu hỏi c1 rút ra định luật Gay luy- xác. - Nêu câu hỏi c1. Hoạt động 3 ( phút): Vận dụng,củng cố. Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên - Trả lời câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung câu 1-6 SGK. - Làm bài tập phần 3 SGK. - Nhận xét bài làm của bạn. - Nêu câu hỏi. - Yêu cầu HS làm bài tập vận dụng phần 3 SGK - Đánh giá nhận xét kết quả giờ dạy. - Kể chuyện về các nhà bác học. Hoạt động 4 ( phút): Hướng dẫn về nhà. Hoạt động của Học sinh Trợ giúp của Giáo viên - Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Những chuẩn bị cho bài sau - Nêu câu hỏi và bài tập về nhà. - Yêu cầu: HS chuẩn bị bài sau. 4. RÚT KINH NGHIỆM Bài 47: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG ĐỊNH LUẬT GAY LUY -XÁC MỤC TIÊU 1.1 Kiến thức: - Biết cách tổng hợp kết định luật Bôi-lơ-Ma- ri -ốt định luật Sáclơ để tìm phương trình thể phụ thuộc lẫn ba đại lượng: thể tích, áp suất, nhiệt độ lượng khí xác định - Biết cách suy qui luật phụ thuộc thể tích lượng khí có áp suất không đổi vào nhiệt độ nó, dựa vào phương trình trạng thái 1.2 Kĩ năng: - Vận dụng phương trính suy trình định luật - Vận dụng giải tập liên quan CHUẨN BỊ 2.1 Giáo viên: - Biên soạn câu hỏi trắc nghiệm theo nội dung câu 1-6 SGK - Vẽ hình SGK 2.2 Học sinh: - Ôn lại định luật chất khí học 2.3.Gợi ý ứng dụng CNTT - Chuẩn bị hình ảnh nhà bác họcliên quan đến chương - Mô đẳng trình, định luật TIẾN TRÌNH DẠY, HỌC Hoạt động ( phút): Kiểm tra cũ Hoạt động Học sinh Trợ giúp Giáo viên -Phát biểu định luật Sác –lơ? Nhiệt -Nêu câu hỏi định luật Sác –lơ độ tuyệt đối? nhiệt độ tuyệt đối -Yêu cầu HS trả lời -Nhận xét câu trả lời bạn -Nhận xét câu trả lời Hoạt động ( phút): Phương trình trạng thái,định luật Gay luy-xác Hoạt động Học sinh Trợ giúp Giáo viên - Đọc SGK phần 1, tìm hiểu toán - Yêu cầu HS đọc SGK - Gợi ý: ba đại lượng thay đổi quan hệ đại lượng - Xây dựng phương trình thông qua nào? trạng thái trung gian - Hướng dẫn HS xây dựng mối liên - Ghi nhận công thức (47.4) hệ thông qua trạng thái trung gian - Tìm định luật từ phương trình - Nhận xét cách làm HS trạng thái.Ghi nhận cộng thức (47.5) - Từ phương trình trạng thái cho HS - Trả lời câu hỏi c1 rút định luật Gay luy- xác - Nêu câu hỏi c1 Hoạt động ( phút): Vận dụng,củng cố Hoạt động Học sinh Trợ giúp Giáo viên - Trả lời câu hỏi trắc nghiệm theo nội - Nêu câu hỏi dung câu 1-6 SGK - Yêu cầu HS làm tập vận dụng - Làm tập phần SGK phần SGK - Đánh giá nhận xét kết dạy - Nhận xét làm bạn - Kể chuyện nhà bác học Hoạt động ( phút): Hướng dẫn nhà Hoạt động Học sinh Trợ giúp Giáo viên - Ghi câu hỏi tập nhà - Nêu câu hỏi tập nhà - Những chuẩn bị cho sau - Yêu cầu: HS chuẩn bị sau RÚT KINH NGHIỆM ... theo gần H2 định luật chất khí pV He -Khí lí tởng khí tuân theo định luật chất khí O2 10 p -ở nhiệt độ áp suất thông thờng, khí thực gần giống khí lí tởng II.phơng trình trạng thái khí lí tởng:... (b) biểu diễn trình đẳng nhiệt *Đồ thị (c) (d) biểu diễn trình đẳng tích Tiết 50: Phơng trình trạng thái khí lí tởng I .khí thực khí lí tởng: Khi khí thực đợc coi gần giống khí lí -Khí t thực tuân... thức định luật Bôi lơ -Ma ri ốt định luật Sác lơ ? Trả lời: Định luật Bôi lơ-Ma ri ốt: ND :Trong trình đẳng nhiệt lợng khí định, áp suất tỷ lệ nghịch với thể tích BT : p ~ 1/V hay pV= số Định