Bài 28. Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí

Bài 28. Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập...

Họ và tên: Lê Thanh Nhàn. Lớp lý 4. Bài: CẤU TẠO CHẤT. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ. (Sgk cơ bản) I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: - Hiểu được nội dung về cấu tạo chất đã học ở lớp 8. - Nêu được các nội dung cơ bản về thuyết động học phân tử chất khí. - Nêu được định nghiẽa của khí lý tưởng. 2. Kỹ năng: Vận dụng được các đặc điểm về khoảng cách giữa các phân tử, về chuyển động phân tử, tương tác phân tử đê giải thích các đặc điểm về thể tích và hình dạng của vật chất ở thể rắn, lỏng, khí. II. Chuẩn bị: 1. Giáo viên: - Dụng cụ thí nghiệm. - Mô hình mô tả sự tồn tại lực hút và lực đẩy phân tử. 2. Học sinh: Ôn lại kiến thức đã học về cấu tạo chất ở trung học cơ sở. III. Tiến trình dạy học: * Đặt vấn đề: Hằng ngày chúng ta thường đi học bằng xe đạp, trước khi đi chúng ta thường phải bơm căng lốp xe. Tại sao chúng ta phải làm như vậy, dựa vào cơ sở nào để người ta có thể chế tạo ra lốp xe, xăm xe cho chúng ta sử dụng. Để hiểu được điều đó, chúng ta sẽ nghiên cứu bài “ Cấu tạo chất và thuyết động phân tử”. Hoạt động 1: (8’) Ôn tập về cấu tạo chất. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Các chất được cấu tạo từ đâu? Các phân tử chuyển động như thế nào? Mối quan hệ giữa nhiệt độ của vật và chuyển động của các phân tử cấu tạo nên vật? - Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt gọi là phân tử. Các phân tử chuyển động không ngừng; Các phân tử chuyển động cnàng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao. Chúng ta đã biết vật chất được cấu tạo từ phân tử và các phân tử đó lại chuyển động không ngừng. Vậy thì tai sao một vật (hòn sỏi, cái bàn, cái ghế…) lại không bị rã ra thành từng phân tử riêng biệt, mà cứ giữ nguyên hình dạng và thể tích của chúng? Chúng ta sẽ nghiên cứu phần “Lực tương tác phân tử” để hiểu được lý do tại sao lại như vậy. Hoạt động 2: (10’) Tìm hiểu về lực tương tác phân tử. Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Hãy thử suy nghĩ xem lý do tại sao các vật có thể giử được hình dạng và thể tích - Các vật có thể giữ được hình dạng và thể tích của chúng là do giữa các của chúng mặc dù các phân tử cấu tạo nên chúng chuyển động không ngừng? - Bổ sung thêm: Khi khoảng cách giữa các phân tử nhỏ thì lực đẩy lớn hơn lực hút, khi khoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút mạnh hơn lực đẩy. Khi khoảng cách giữa các phân tử rất lớn thì lực tương tác giữa chúng không đáng kể. - Cho học sinh thảo luận trả lời câu hỏi C 1 : Tại sao cho hai thỏi chì có đáy phẳng đã được mài nhẳn tiếp xúc với nhau thì chúng hút nhau? Tại sao hai mặt không được mài nhẳn thì lại không hút nhau? - Đưa ra mô hình lực tương tác phân tử: gồm hai quả cầu liên kết với nhau bở một lò xo ở giữa. - Cho học sinh thảo luận trả lời câu hỏi C 2 : Tại sao có thể sản xuất thuốc viên bằng cách nghiền nhỏ dược phẩm rồi cho vào khuôn nén mạnh? Nếu bẻ I CẤU TẠO CHẤT: Những điều học cấu tạo chất: (SGK) - Các chất cấu tạo từ hạt riêng biệt phân tử - Các phân tử chuyển động không ngừng - Các phân tử chuyển động nhanh nhiệt độ vật cao Lực tương tác phân tử: Lực hút ( fh) lực đẩy ( fđ) Lực hút hay đẩy phụ thuộc vào khoảng cách (a) p/ tử - a nhỏ: fđ > fh - a lớn: fđ < fh - a lớn: lực tương tác không đáng kể ( bằng 0) 3 Các thể rắn, lỏng, khí: - thể khí: Các phân tử chuyển động hỗn loạn → kết luận (SGK) - thể rắn: Các phân tử dao động xung quanh vị trí cân bằng xác định → kết luận (SGK) - thể lỏng: Các phân tử di chuyển lần lượt dao động xung quanh vị trí cân bằng khác → kết luận (SGK) III THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ: Nội dung thuyết động học phân tử chất khí: - Chất khí cấu tạo từ phân tử riêng rẽ, có kích thước nhỏ so với khoảng cách chúng - Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động nhanh nhiệt độ chất khí cao - Khi chuyển động hỗn loạn phân tử khí va chạm vào va chạm vào thành bình, lực tác dụng phân tử khí vào thành bình tạo áp suất lên thành bình Khí lí tưởng: ( SGK) Không khí gồm phân tử khí ? Cũng cố: Câu – trang 154 – SGK Tính chất sau phân tử ? A Chuyển động không ngừng B Giữa phân tử có khoảng cách C Có lúc đứng yên có lúc chuyển động D Chuyển động nhanh nhiệt độ vật cao Câu – trang 154 – SGK Khoảng cách phân tử nhỏ phân tử A Chỉ có lực hút B Chỉ có lực đẩy C Có lực hút lực đẩy, lực đẩy lớn lực hút D Có lực hút lực đẩy, lực đẩy nhỏ lực hút Chọn đáp án Câu – trang 155 – SGK Tính chất sau phân tử vật chất thể khí ? A Chuyển động không ngừng B Chuyển động hỗn loạn không ngừng C Chuyển động hỗn loạn D Chuyển động hỗn loạn xung quanh vị trí cân bằng cố định Nước đá Hơi nước Nước Nước( chất lỏng), nước đá ( chất rắn), nước ( chất khí) cấu tạo từ phân tử nước ( H2O) giống  1 NHIỆT HỌC Phần 2  CHẤT KHÍ  CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC  CHẤT RẮN & CHẤT LỎNG. Chương 5 2 CHẤT KHÍ  Cấu tạo chất  Thuyết động học phân tử chất khí  Khí lý tưởng  Các định luật chất khí  Phương trình trạng thái khí lý tưởng CẤU TẠO CHẤT THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ 3 BÀI 28 I. CẤU TẠO CHẤT: 4 Các chất tồn tại ở những thể nào? RẮN, LỎNG, KHÍ Các chất cấu taọ từ cái gì ? Các hạt phân tử, nguyên tử, riêng biệt. Các phân tử chuyển động như thế nào? Chuyển động hỗn lọan, không ngừng ??? Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật như thế nào? nhiệt độ của vật càng cao I. CẤU TẠO CHẤT: 5  Các phân tử chuyển động không ngừng  Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử  Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao 1.Những điều đã học về cấu tạo chất: C1: Tại sao 2 thỏi chì đáy phẳng đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau thì chúng hút nhau? Tại sao 2 mặt không được mài nhẵn thì lại không hút nhau? 6 C2: Tại sao có thể sản xuất thuốc viên bằng cách nghiền nhỏ dược phẩm rồi cho vào khuôn ép mạnh? Nếu bẻ đôi viên thuốc thì rồi dùng tay ép sát 2 mảnh lại thì 2 mảnh không thể dính liền với nhau Tại sao ??? 2. Lực tương tác giữa các phân tử: 7  Lực hút phân tử:  Lực đẩy phân tử: Sự phụ thuộc của lực hút, lực đẩy vào khoảng cách: 8  Khoảng cách nhỏ thì lực đẩy lực hút  Khoảng cách rất lớn thì: lực đẩy mạnh hơn  Khoảng cách lớn thì lực hút. lực tương tác không đáng kể mạnh hơn C1: Tại sao 2 thỏi chì đáy phẳng đã được mài nhẵn tiếp xúc với nhau thì chúng hút nhau? Tại sao 2 mặt không được mài nhẵn thì lại không hút nhau? 9 Trả lời: Vì khoảng cách giữa các phân tử lớn nên các phân tử hút nhau Vì khoảng cách giữa các phân tử rất lớn nên các phân tử không hút nhau 10 Trả lời: C2: Tại sao có thể sản xuất thuốc viên bằng cách nghiền nhỏ dược phẩm rồi cho vào khuôn ép mạnh? Nếu bẻ đôi viên thuốc thì rồi dùng tay ép sát 2 mảnh lại thì 2 mảnh không thể dính liền với nhau Vì khoảng cách giữa các phân tử lớn nên các phân tử hút nhau Vì khoảng cách giữa các phân tử rất lớn nên các phân tử không hút nhau [...]... Các phân tử chuyển động có va chạm vào thành bình không? 12 Va chạmvào thành bình gây ra áp suất II Thuyết động học phân tử: 1.Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử:  Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng   13 Các phân tử khí chuyển động không ngừng; chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao Khi chuyển động hỗn lọan các phân tử khí. .. Các thể rắn lỏng khí: RẮN LỰC TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : ĐỖ HIẾU THẢO GA CHUYÊN ĐỀ VL 10 BAN TN - 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 TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : ĐỖ HIẾU THẢO GA CHUYÊN ĐỀ VL 10 BAN TN - 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. Vnz 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 TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : ĐỖ HIẾU THẢO GA CHUYÊN ĐỀ VL 10 BAN TN - 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 = p 2 – p 1 = mv 2 2 – mv 1 2 GV : Từ đây các em cho biết độ biến thiên động lượng của phân tử khí sau khi va chạm ? HS :  P  = ( - mvx ) – ( + mvx) TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : ĐỖ HIẾU THẢO GA CHUYÊN ĐỀ VL 10 BAN TN - 1 Tiết 05 Bài Tập – Câu Hỏi PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ VỀ KHÍ LÝ TƯỞNG I. MỤC TIÊU Vận dụng phương trình cơ bản thuyết động học phân tử chất khí lí tưởng để giải các câu hỏi và bài tập nâng cao. II. KIỂM TRA BÀI CỦ 1/ Viết phương trình cơ bản thuyết động học phân tử về chất khí lí tưởng ? 2/ Viết công thức liên hệ giữa nhiệt độ và động năng trung bình của chuyển động tịnh tiến của phân tử ? Từ đó em rút ra kết luận gì ? 3/ Viết công thức mật độ phân tử ? Phương trình Mendeleev – Clapeyron ? 4/ Chứng minh : A N R K  = 1,38.10 -23 III. NỘI DUNG BÀI GIẢNG Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : ĐỖ HIẾU THẢO GA CHUYÊN ĐỀ VL 10 BAN TN - 2 CÂU HỎI LÝ THUYẾT Câu 1) GV : hướng dẫn học trả lời 4 ý chính trong câu hỏi này ! GV:     CÂU HỎI LÝ THUYẾT Câu 1) Hãy trình bày mô hình khí lí tưởng. Hãy chứng tỏ đó là sự vận dụng quan điểm hạt về cấu tạo vật chất và cơ h ọc Newton vào việc nghiên cứu chất khí. Hãy dùng mô hình khí lí tưởng để giải thích nguyên nhân gây ra áp suất của khí lên thành bình. * Mô hình khí lí tưởng : Giữa thế kỉ XIX , Kronic và Claudiut phát triển mô hình động học của chất khí : + Chất khí được cấu tạo từ vô số các phân tử chuyển động hổn độn không ngừng cả về hướng lẫn vận tốc. + Vì thể tích riêng của các phân tử khí không đáng kể so với thế tích của bình chứa nên các phân tử khí được coi là những chất điểm có khối lượng và vận tốc của phân tử. + Vì các phân tử khí ở rất xa nhau, lực tương tác giữa chúng rất yếu. Do đó người ta coi các phân tử khí chỉ tương tác khi va chạm, còn khi chưa va chạm thì tương tác giữa chúng có thể bỏ qua. + Va chạm giửa các phân tử khí với nhau hoặc với thành bình chứa là là va chạm tuyệt đối đàn hồi. * Sự vận dụng quan điểm hạt về cấu tạo vật chất và cơ h ọc Newton vào việc nghiên cứu chất khí - Để nghiên cứu chất khí, người ta đã vận dụng quan điểm hạt về cấu tạo vật chất ở điểm là việc dùng các mô hình như mô hình tĩnh học : “Chất khí là do các hạt vật chất hình cầu rất nhỏ tạo thành …” TRƯỜNG THPT MẠC ĐĨNH CHI VẬT LÝ 10 GV : ĐỖ HIẾU THẢO GA CHUYÊN ĐỀ VL 10 BAN TN - 3 GV:     GV diễn giảng cho HS _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ * Giải thích nguyên nhân gây ra áp suất của khí lên thành bình. GV:     GV cần cho Hs giải thích phần này ! GV gợi ý : Xét một lượng khí - Rồi đến mô hình động học của chất khí : “ Chất khí được cấu tạo từ những hạt không đứng yên mà chuyển động hỗn độn không ngừng trong khi chuyển động các hạt này va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình” - Trong mô hình khí lí tưởng : + Chất khí được cấu tạo từ vô số các phân tử chuyển động hổn độn không ngừng cả về hướng lẫn vận tốc. - Khi nghiên cứu đến mật độ phân tử người ta cũng dùng đến quan điểm các hạt để hình thành khái niệm này : Trong 1 lít khí ở điều kiện chuẩn, phân tử chuyển động hoàn toàn về mọi phía nên khi không có ngoại lực tác dụng hoặc tác dụng của ngoại lực không đáng kể , thì các phân tử khí phân bố đều trong toàn bộ thể tích khí và mật độ phân tử khí có độ lớn bằng nhau tại mọi điểm của bình chứa. * Giải thích nguyên nhân gây ra áp ...I CẤU TẠO CHẤT: Những điều học cấu tạo chất: (SGK) - Các chất cấu tạo từ hạt riêng biệt phân tử - Các phân tử chuyển động không ngừng - Các phân tử chuyển động nhanh nhiệt độ... lần lượt dao động xung quanh vị trí cân bằng khác → kết luận (SGK) III THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ: Nội dung thuyết động học phân tử chất khí: - Chất khí cấu tạo từ phân tử riêng rẽ,... Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động nhanh nhiệt độ chất khí cao - Khi chuyển động hỗn loạn phân tử khí va chạm vào va chạm vào thành bình, lực tác dụng phân tử khí vào