conduongcoxua welcome to my blog

Loại bài tập này có tác dụng giúp cho học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy được mối liên hệ giữa các phần của chương trình vật lý và biết phân tích những hiện tượng phức tạp trong t[r]

SangKienKinhNghiem.org

Tổng Hợp Hơn 1000 Sáng Kiến Kinh Nghiệm Chuẩn

SƠ LƯỢC LÍ LỊCH KHOA HỌC

– & —

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

1 Họ tên: Nguyễn Đức Hào Sinh ngày 06 tháng 05 năm 1962 Nam, nữ: Nam

4 Địa chỉ: Ấp Sơn Hà – Xã Vĩnh Thanh – Nhơn Trạch - Đồng Nai Điện thoại: 061 3519314

6 Fax: E-mail: 7 Chức vụ: Tổ trưởng Lý

8 Đơn vị công tác: Trường THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị cao nhất: Đại Học - Năm nhận bằng: 1987

- Chuyên ngành đào tạo: Cử nhân Vật lý

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC:

- Lĩnh vực chun mơn có kinh nghiệm: - Số năm công tác: 27 năm

Mục lục

Trang

A MỞ ĐẦU

B NỘI DUNG

PHẦN I: TÓM TẮT LÝ THUYẾT CƠ BẢN NHIỆT HỌC VỀ CHẤT I Những sở thuyết động học phân tử

II Những định luật thực nghiệm phương trình trạng thái khí lí tưởng

III Nguyên lí thứ nhiệt động lực học

PHẦN II: PHÂN LOẠI CHƯƠNG I: PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP CHUNG CHO VIỆC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ

PHẦN III: PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP CỤ THỂ CHƯƠNG I: BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH 11

A Phương pháp 11

B Các tập cụ thể 12

CHƯƠNG II: BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG 16

A Phương pháp 16

B Các tập cụ thể 16

CHƯƠNG III: BÀI TẬP ĐỒ THỊ 27

PHẦN II: KẾT LUẬN 31

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 32

A – MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:

Việc học tập mơn vật lý muốn đạt kết tốt trình nhận thức cần phải biết đối chiếu khái niệm, định luật, mơ hình vật lý – sản phẩm trí tuệ người sáng tạo – với thực tiễn khách quan để nắm vững chất chúng; biết chúng sử dụng để phản ánh, miêu tả, biểu đạt đặc tính gì, quan hệ thực khách quan giới hạn phản ánh đến đâu

Đối với học sinh trung học phổ thông, tập vật lý phương tiện quan trọng giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết học vào thực tiễn Việc giải tập vật lý giúp em ôn tập, cố, đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát để giải vấn đề thực tiễn Ngồi ra, cịn giúp em làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả tư giúp em tự kiểm tra mức độ nắm kiến thức thân

Bài tập vật lý giúp cho học sinh hiểu sâu sắc quy luật vật lý, hịên tượng vật lý, biết phân tích chúng ứng dụng chúng vào vấn đề thực tiễn Trong nhiều trường hợp, dù giáo viên có cố gắng trình bày tài liệu mạch lạc, hợp lơgic, phát biểu định nghĩa, định luật xác, làm thí nghiệm phương pháp có kết điều kiện cần chưa phải đủ để học sinh hiểu sâu sắc nắm vững kiến thức Chỉ có thơng qua tập hình thức hay hình thức khác, tạo điều kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt kiến thức để tự lực giải thành cơng tình cụ thể khác kiến thức trở nên sâu sắc, hoàn thiện biến thành vốn riêng học sinh

Trong trình giải tình cụ thể tập đề ra, học sinh phải vận dụng thao tác tư so sánh, phân tích, tổng hợp, khái qt hố v.v để tự lực tìm hiểu vấn đề… Vì thế, tập vật lý cịn phương trình tốt để tư óc tưởng tượng tính độc lập việc suy luận, tính kiên trì việc khắc phục khó khăn

Bài tập vật lý hình thức củng cố ơn tập, hệ thống hố kiến thức Khi làm tập học sinh phải nhớ lại kiến thức vừa học, phải đào sâu khía cạnh kiến thức phải tổng hợp nhiều kiến thức đề tài, chương, phần chương trình đứng mặt điều khiển hoạt động nhận thức mà nói, cịn phương tiện kiểm tra kiến thức kỹ học sinh

Trong phạm vi đề tài Tôi khảo sát tập vật lý Nhiệt học chất khí, Nguyên lý nhiệt động lực học ( chương VI chương VIII SGK vật lý 10 nâng cao)

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU:

3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

Các tập vật lý phân tử Nhiệt học chất khí lớp 10, Cơ sở nhiệt động lực học (chương VI chương VIII SGK Vật Lý 10 nâng cao)

4 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:

Phân loại tập vật lý phân tử nhiệt học (Chương VI & VIII) chương trình Vật lý lớp 10 nâng cao

Đề phương pháp giải tập vật lý nói chung, phương pháp giải loại tập vật lý theo phân loại, phương pháp giải dạng tập cụ thể Vật lý phân tử nhiệt học (các tập bản, phổ biến mà học sinh lớp 10 thường gặp )

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

Sử dụng kết hợp nhiều phương pháp: so sánh, đối chiếu, phân tích, tổng hợp

6 ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI:

Đề tài hỗ trợ cho việc học tập giảng dạy môn vật lý lớp 10 nâng cao, làm tài liệu tham khảo cho học sinh đồng nghiệp

Qua trình nghiên cứu đề tài giúp cho thân nâng cao nhận thức phân loại giải tập vật lý phân tử nhiệt học

Đề tài:

“ Phân loại phương pháp giải tập Nhiệt Vật lý 10 chất khí ” chương VI chương VIII có nội dung gồm ba phần:

 Tóm tắt lý thuyết vật lý phân tử nhiệt học

 Phân loại dạng tập chương VI VIII Vật lý lớp 10 nâng cao  Trình bày phương pháp chung để giải tập Vật Lý phương pháp cụ thể cho dạng tập

Nội dung trình bày chi tiết bao gồm: lý thuyết bản; phương pháp giải; tập mẫu, tập bản, áp dụng; tập tổng hợp, viết cho loại: tập định tính, tập định lượng tập đồ thị

Đề tài viết với mục đích phục vụ cho việc giảng dạy học tập môn vật lý giáo viên học sinh trung học Hy vọng góp phần giúp học sinh ôn tập, nắm vững kiến thức bản; rèn luyện kỹ giải tập; rèn luyện kỹ , kỹ xảo vận dụng lý thuyết vào thực tiễn; phát triển khả tư duy…

B- NỘI DUNG

PHẦN I:

TÓM TẮT LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC Chương I

NHỮNG CƠ SỞ CỦA THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ:

I Thuyết động học phân tử:

1 Nội dung:

a Các chất có cấu tạo gián đoạn gồm số lớn phân tử Các phân tử lại cấu tạo từ nguyên tử

b Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng Cường độ chuyển động biểu nhiệt độ hệ

c Kích thước phân tử nhỏ ( khoảng 10-10cm) so với khoảng cách chúng. Số phân tử thể tích định lớn Trong nhiều trường hợp bỏ qua kích thước phân tử coi phân tử chất điểm

d Các phân tử không tương tác với trừ lúc va chạm Sự va chạm phân tử phân tử với thành bình tuân theo định luật va chạm đàn hồi học Newton Các giả thuyết a, b với chất khí cịn giả thuyết c, d với chất khí lý tưởng

e Áp suất:

Định nghĩa: Lực phân tử chất khí tác dụng lên đơn vị diện tích thành

bình áp suất chất khí S F P

 

2 Đơn vị áp suất :

Trong hệ SI, đơn vị áp suất Newton/met vuông, ký hiệu N/m2 hay Pascal, ký hiệu Pa: 1N/m2 = 1Pa

Ngoài ra, áp suất cịn đo bằng: Atmơtphe kỹ thuật, ký hiệu at: 1at = 0,981.105N/m2 = 736 mmHg

và Atmôtphe vật lý, ký hiệu atm:

1atm = 1,013.105N/m2 = 760 mmHg = 1,033 at

II Các định luật thực nghiệm phương trình trạng thái khí lý tưởng: 1 Mẫu khí lý tưởng có đặc điểm sau:

- Khí lý tưởng gồm số lớn phân tử có kích thước nhỏ so với khoảng cách trung bình chúng; phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng

- Lực tương tác phân tử không đáng kể trừ lúc va chạm

- Sự va chạm phân tử phân tử với thành bình va chạm hồn tồn đàn hồi

2 Thơng số trạng thái phương trình trạng thái:

- Mỗi tính chất vật lý hệ đặc trưng đại lượng vật lý gọi thông số trạng thái hệ như: áp suất P, nhiệt độ T, thể tích V

3 Định luật Boyle – Mariotte (Quá trình đẳng nhiệt) :

a Định luật:

Với khối lượng khí xác định, nhiệt độ khơng đổi (T=const), tích số thể tích áp suất số

PV = số  P  V b Hệ thức:

P1V1 = P2V2 c Đ ường đẳng nhiệt:

Trong hệ tọa độ OPV, đường đẳng nhiệt đường hyperbol biểu diễn mối liên hệ P V Tập hợp đường đẳng nhiệt gọi họ đường đẳng nhiệt

4 Định luật Charles ( Quá trình đẳng tích ) : a Định luật:

Trong q trình đẳng tích lượng khí định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

T P

= số  P  V b Hệ thức:

2 1

T P T

P 

Định luật Charles viết theo nhiệt giai Celcius: Pt = P0(1+ t)

Trong đó:

Pt : Áp suất t0C ; P0 : Áp suất 00C  = 273

1

: số nhiệt biến đổi áp suất đẳng tích khí c Đường đẳng tích:

Đường biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ thể tích khơng đổi gọi đường đẳng tích

5 Định luật Gay – Lussac ( Quá trình đẳng áp):

a Định luật:

Trong q trình đẳng áp lượng khí định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

 T V

số  V  T

b Hệ thức:

2 1

T V T

V 

Định luật Gay – Lussac viết theo nhiệt giai Celcius: Vt = V0(1+ t)

trong đó:

P

V

T 1T

P

V

V2 V1

V1 < V2

V

T

P2 P1

Vt : Thể tích khí t0C ; V0 : Thể tích khí 00C  = 273

1

: số nhiệt giãn đẳng áp chất khí

c Đường đẳng áp: Đường biểu diễn biến thiên thể tích theo nhiệt độ áp suất không đổi gọi đường đẳng áp

6 Định luật Dalton:

a Định luật: Áp suất hỗn hợp khí tổng áp suất riêng phần khí thành phần tạo nên hỗn hợp

b Hệ thức: P = P1 + P2 +… + Pn

7 Phương trình trạng thái khí lý tưởng:

Từ hai định luật Boyle – Mariotte Charles ta xác định phương trình trạng thái khí lý tưởng:

2 2

1

T V P T

V P



 T 

PV

Hằng số

8 Phương trình Claypeyron – Mendeleev: P.V = RT

m 

Trong R= 8,31.103(J/kgmol.k): Hằng số khí lí tưởng m : khối lượng chất khí;  : khối lượng mol khí; 

m

: số mol khí

9 Nhiệt lượng: Phần lượng mà vật nhận hay trình truyền

nhiệt gọi nhiệt lượng

Q = mc(t2  t1)=mct

+ m: khối lượng vật (kg); c: nhiệt dung riêng chất cấu tạo nên vật(J/kg.K); + t = t2  t1: độ biến thiên nhiệt độ (0C)

+ Q > 0: nhiệt lượng thu vào; Q < 0: nhiệt lượng tỏa

Phương trình cân nhiệt : Q1 + Q2 =

10 Nội năng:

Nội dạng lượng bên hệ, phụ thuộc vào trạng thái hệ Nội bao gồm tổng động chuyển động nhiệt phân tử cấu tạo nên hệ tương tác phân tử

Nội phụ thuộc vào nhiệt độ thể tích: Khi nhiệt độ thay đổii động phân tử thay đổi dẫn đến nội hệ thay đổi; thể tích thay đổi khoảng cách phân tử thay đổi làm cho tương tác chúng thay đổi nên làm cho nội hệ thay đổi

Có hai cách làm biến đổi nội thực công truyền nhiệt

III.Nguyên lý thứ nhiệt động lực học:

Nguyên lý thứ nhiệt động lực học vận dụng định luật bảo tồn chuyển hóa lượng vào tượng nhiệt

1 Định luật bảo toàn chuyển hóa lượng:

Trong hệ kín có chuyển hố lượng từ dạng sang dạng khác lượng tổng cộng bảo toàn

Nhiệt lượng truyền cho hệ làm biến thiên nội hệ biến thành công mà hệ thực lên hệ khác

+ Biểu thức: Q = U + A + Trong đó:

Q > : Vật nhận nhiệt từ vật khác; Q < : Vật truyền nhiệt cho vật khác A > : Vật nhận công ; A < : Vật sinh công ( thực công)

U = U2 – U1 : Độ biến thiên nội vật (J)

U > : Nội vật tăng; U < : Nội vật giảm

3 Áp dụng nguyên lý thứ nhiệt động lực học cho khí lý tưởng:

a Nội cơng khí lý tưởng:

Do bỏ qua tương tác phân tử khí lý tưởng (trừ lúc va chạm) nên nội khí lý tưởng bao gồm tổng động chuyển động nhiệt phân tử phụ thuộc vào nhiệt độ khí

+ Biểu thức tính cơng khí lý tưởng giãn nở:

A = p (V2 – V1) = P V (với P = Const) + Nếu: V > 0, khí sinh cơng; V < 0, khí nhận cơng

b Áp dụng nguyên lý thứ cho trình khí lý tưởng:

- Q trình đẳng tích: Trong q trình này, nhiệt lượng mà khí nhận dùng làm tăng nội khí: Q = U

- Quá trình đẳng áp: Một phần nhiệt lượng mà khí nhận vào dùng làm tăng nội khí, phần cịn lại biến thành cơng mà khí thực hiện:

Q =U + A

- Q trình đẳng nhiệt: Tồn nhiệt lượng mà khí nhận chuyển hết thành cơng mà khí sinh ra: Q = A

IV Chu Trình:

Chu trình trình mà trạng thái cuối trùng với trạng thái đầu Nhiệt lượng mà hệ nhận trừ nhiệt lượng tỏa chu trình chuyển hết thành cơng chu trình

+ Biểu thức: Q = A

+ Trong đó: A = A1 – A2 > 0: Cơng tồn chu trình

+ Q = Q1 – Q2 : Tổng đại số nhận chu trình (Q1 nhiệt lượng nhân vào, Q2 nhiệt lượng tỏa ra)

V Quá trình đoạn nhiệt:

Trong trình đoạn nhiệt hệ cách nhiệt tốt nên khơng có trao đổi nhiệt hệ mơi trường xung quanh, nghĩa là: Nếu công thực hệ (A > 0) phải có giảm nội hệ; ngược lại, công thực hệ (A < 0) phải có tăng nội hệ

Biểu thức: A = - U

VI Động Cơ Nhiệt:

Động nhiệt thiết bị biến nội nhiên liệu thành năng.

1.Nguyên tắc hoạt động động nhiệt:

Động nhiệt hoạt động nhờ lập lập lại chu trình giãn nén khí Cấu tạo động nhiệt:

a) Nguồn nóng cung cấp nhiệt lượng cho tác nhân để tác nhân có nhiệt độ cao b) Bộ phận phát động tác nhân giãn nở sinh công

c) Nguồn lạnh nhận nhiệt lượng tác nhân để tác nhân giảm nhiệt độ Hiệu suất động nhiệt:

a) Hiệu suất thực tế:

1 Q

A

Q

Q Q

H   

< b) Hiệu suất lý tưởng: H = T1

2 T 1

T T T

  

<

PHẦN II

PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ

Chương I

PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ

Có nhiều cách phân loại tập vật lý, ta phân loại tập vật lý theo phương tiện giải mức độ khó khăn tập học sinh

I Dựa vào phương tiện giải chia tập vật lý thành dạng: 1 Bài tập định tính:

Bài tập định tính tập mà giải cần làm phép tính đơn giản, tính nhẩm, u cầu giải thích dự đoán tượng xảy điều kiện xác định

Bài tập định tính giúp hiểu rõ chất tượng vật lý quy luật chúng, áp dụng tri thức lý thuyết vào thực tiễn

2 Bài tập định lượng:

Bài tập định lượng tập mà giải phải thực loạt phép tính kết thu đáp số định lượng, tìm giá trị số

đại lượng vật lý

3 Bài tập thí nghiệm: ( khơng nghiên cứu)

Bài tâp thí nghiệm tập địi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hay tìm số liệu cần thiết cho việc giải tập

4 Bài tập đồ thị:

Bài tập đồ thị tập mà số liệu sử dụng làm kiện để giải phải tìm đồ thị cho trước ngược lại, yêu cầu phải biểu diễn trình diễn biến tượng nêu tập đồ thị

II Dựa vào mức độ khó khăn tập học sinh chia tập vật lý thành dạng:

1 Bài tập bản, áp dụng:

Là tập bản, đơn giản đề cập đến tượng, định luật vật lý hay sử dụng vài phép tính đơn giản giúp học sinh cố kiến thức vừa học, hiểu ý nghĩa định luật nắm vững công thức, đơn vị vật lý để giải tập phức tạp

Nguồn Nóng

Nguồn Lạnh Tác nhân

phát động A = Q1 – Q2 Q2

2 Bài tập tổng hợp nâng cao:

Là tập giải cần phải vận dụng nhiều kiến thức, định luật, sử dụng kết hợp nhiều công thức Loại tập có tác dụng giúp cho học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy mối liên hệ phần chương trình vật lý biết phân tích tượng phức tạp thực tế thành phần đơn giản theo định luật vật lý xác định Loại tập nhằm mục đích giúp học sinh hiểu rỏ nội dung vật lý định luật, quy tắc biểu dạng công thức

Chương II : PHƯƠNG PHÁP CHUNG CHO VIỆC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ

Dàn chung cho việc giải tập vật lý gồm bước sau:

I Tìm hiểu đề bài:

Đọc kỉ đề bài, xác định ý nghĩa vật lý thuật ngữ, phân biệt kiện cho ẩn số cần tìm

Tóm tắt đề hay vẽ hình diễn đạt điều kiện đề

II Phân tích tượng:

Tìm xem kiện cho có liên quan đến khái niệm,hiện tượng, quy tắc, định luật vật lý

Hình dung tượng diễn bị chi phối định luật nhằm hiểu rỏ dược chất tượng để có sở áp dụng cơng thức xác, tránh mị mẫm áp dụng máy móc công thức

III Xây dựng lập luận:

Xây dựng lập luận tìm mối quan hệ ẩn số kiện cho Đây bước quan trọng trình giải tập

Cần phải vận dụng định luật, quy tắc, công thức vật lý để thiết lập mối quan hệ nêu Có thể theo hai hướng để đưa đến kết cuối cùng:

- Xuất phát từ ẩn số, tìm mối quan hệ ẩn số với đại lượng định luật, cơng thức có chứa ẩn số, tiếp tục phát triển lập luận hay biến đổi cơng thức theo kiện cho để dẫn đến công thức cuối chứa mối quan hệ ẩn số với kiện cho

- Xuất phát từ kiện đề bài, xây dựng lập luận biến đổi công thức diễn đạt mối quan hệ điều kiện cho với đại lượng khác để đến công thức cuối chứa ẩn số kiện cho

IV Biện luận:

Phân tích kết cuối để loại bỏ kết không phù hợp với điều kiện đề không phù hợp với thực tế

PHẦN III

PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP CỤ THỂ

Chương I

BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH

A PHƯƠNG PHÁP

Để giải tập vật lý định tính trước hết cần hiểu rõ chất khái niệm, định luật vật lý; nhận biết biểu chúng trường hợp cụ thể Dựa sở định luật vật lý để xây dựng suy luận logic bước đến kết luận cuối

Bài tập định tính thường có hai dạng: giải thích tượng dự đốn tượng xảy

1 Tìm hiểu đề bài:

Thực giống dàn chung, cần lưu ý chuyển ngôn ngữ thông thường dùng miêu tả tượng sang ngơn ngữ vật lý

2 Phân tích tượng:

Sau chuyển ngôn ngữ thơng thường sang ngơn ngữ vật lý, ta tìm hiểu xem kiện đề đề cập đến tượng vật lý nào, hình dung tồn diễn biến tượng Tiếp theo cần tìm xem giai đoạn diễn biến tượng có liên quan đến khái niệm, định luật vật lý để dựa vào xây dựng lập luận

3 Xây dựng lập luận:

Vận dụng định luật, quy tắc vật lý (đã xác định khâu phân tích tượng) để thiết lập mối quan hệ tượng cần giải thích hay dự đốn với kiện cụ thể cho

- Đối với tập giải thích tượng:

Dạng tập cho biết tượng yêu cầu giải thích nguyên nhân diễn tượng Nguyên nhân đặc tính, định luật vật lý Do ta cần:

+ Tìm xem đề đề cập đến dấu hiệu có liên quan đến tính chất, định luật vật lý Phát biểu đầy đủ tính chất, định luật

+ Thiết lập mối quan hệ định luật với tượng cho (nghĩa giải thích nguyên nhân tượng)

- Đối với tập dự đoán tượng:

Dạng tập yêu cầu phải dựa vào điều kiện cụ thể cho đề, tìm định luật chi phối tượng dự đoán tượng diễn q trình diễn tượng

4 Biện luận:

Phân tích xem hiên tượng giải thích (hay dự đốn) phù hợp với yêu cầu kiện đề phù hợp với thực tế hay chưa

B CÁC BÀI TẬP CỤ THỂ VỀ CHẤT KHÍ

I Thuyết động học phân tử chất khí:

Bài tập mẫu

Bài Dùng thuyết động học phân tử giải thích định luật Boyle – Mariotte (B –M)

Hướng dẫn

Đề yêu cầu giải thích định luật B - M cách định tính dựa sở thuyết động học phân tử Vì định luật B - M thành lập sở tính tốn định lượng theo thuyết động học phân tử khí lý tưởng nên yêu cầu trước tiên phải phát biểu lại định luật B - M nắm nội dung thuyết động học phân tử khí lý tưởng

Hướng dẫn

Nguyên nhân gây áp suất chất khí va chạm phân tử khí lên thành bình Độ lớn áp suất phụ thuộc vào số va chạm cường độ va chạm

Theo thuyết động học phân tử thì: - Số va chạm phụ thuộc vào:

+ Mật độ phân tử khí n : Mật độ phân tử lớn số va chạm lớn ngược lại

+ Nhiệt độ chất khí: Nhiệt độ cao (hay thấp) phân tử chuyển động nhanh (hay chậm) dẫn đến số va chạm tăng (hay giảm)

- Cường độ va chạm phụ thuộc vào nhiệt độ chất khí: Nhiệt độ cao, phân tử chuyển động nhanh nên va chạm mạnh ngược lại

Khi nhiệt độ chất khí khơng đổi (trong trường hợp định luật B-M) cường độ va chạm phân tử đơn vị diện tích thành bình khơng đổi Khi áp suất tăng tức số va chạm phân tử lên đơn vị diện tích thành bình tăng Muốn mật độ phân tử khí phải tăng

Tacó: n = V

N

; khối khí xác định, khối lượng m khơng đổi nên tổng số phân tử N khơng đổi Do đó, để mật độ phân tử khí n tăng thể tích V phải giảm

Chứng tỏ, T = const PV = const; nghĩa nhiệt độ chất khí khơng đổi, áp suất tăng thể tích giảm ngược lại

Bài Vì pha nước chanh người ta thường làm cho đường tan trước cho

đá lạnh vào?

Hướng dẫn

Đây dạng tập giải thích tượng, đề đề cập đến đá lạnh hịa tan tức có liên quan đến nhiệt độ chuyển động nhiệt phân tử Do cần dựa vào thuyết động học phân tử để giải thích

Theo thuyết động học phân tử cường độ chuyển động phân tử biểu nhiệt độ hệ Khi nhiệt độ cao phân tử chuyển động nhanh ngược lại

đường hòa tan nhanh Khi cho đá vào, nhiệt độ ly nước thấp nên phân tử chuyển động nhiệt chậm hơn, số va chạm phân tử giảm làm trình hòa tan đường diễn chậm

Bài Vì chế tạo phễu người ta thường làm gân dọc

theo mặt ngồi cuống phễu

Hướng dẫn

Nếu khơng có gân đặt vào cổ chai, cuống phễu áp sát vào cổ

chai Khi chất lỏng đổ vào phễu liên tục trở thành nút ngăn cách khơng khí chai khơng khí bên ngồi

Ban đầu, áp suất khí chai bên nhau, chất lỏng đổ

vào chai chiếm chổ khí chai làm thể tích khí chai giảm Theo định luật B-M thể tích áp suất chất khí tỉ lệ nghịch với thể tích khí chai giảm áp suất khí chai tăng lên lớn áp suất khơng khí bên ngồi gây khó khăn cho việc đổ chất lỏng vào chai

Khi sử dụng phễu có gân cuống phễu không áp sát vào cổ chai nên áp suất khơng khí chai ln cân với áp suất khơng khí bên ngồi giúp việc đổ chất lỏng vào chai dễ dàng

Bài tâp bản

1 Hãy dùng thuyết động học phân tử giải thích định luật Gay - Lussac Charles

2 Vì than cháy lại phát tiếng nổ lách tách có tia lửa bắn ra? Hai bình tích giống chứa khơng khí áp suất bình thường đậy kín nút Khi nung khí hai bình đến nhiệt độ áp suất hai bình có cịn khơng?

4 Khái niệm nhiệt độ áp dụng cho chân không hay không? (xét khoảng không gian hành tinh chẳng hạn)

Bài tâp tổnghợp, nâng cao

1 Khối lượng riêng lượng khí xác định thay đổi tăng áp suất trình đẳng nhiệt?

2 Hai phịng có kích thước nhau, thơng với cửa mở Tuy nhiên, nhiệt độ trung bình hai phịng có trì giá trị khác Trong phịng có nhiều khơng khí hơn, sao?

3 Bạn dự đốn cách thành phần khí thay đổi theo độ cao?

II Sự va chạm phân tử tượng truyền chất khí:

Bài tập mẫu

Đây tập có liên quan đến tượng truyền nhiệt Như ta biết, trao đổi nhiệt vật nói chung có nhiệt độ khác thực theo ba cách:

- Bức xạ: Vật nóng phát sóng điện từ, vật lạnh hấp thụ Vì vậy, vật nóng nguội vật lạnh nóng lên

- Đối lưu: Do chuyển động dịng khí (hay lỏng) có nhiệt độ khác - Truyền nhiệt: Do phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn va chạm với

nhau mà động truyền từ vật có nhiệt độ cao đến vật có nhiệt độ thấp Ruột phích nước nóng có cấu tạo đặc biệt : hai lớp thủy tinh mỏng tạo nên, hai lớp thủy tinh rút hết khơng khí, mặt phía tráng lớp thủy ngân mỏng, miệng ruột phích nhỏ nhiều so với thân đóng chặt nút mềm Chính cấu tạo phích làm cho phích giữ nhiệt

- Sau đổ nước sơi vào phích, đóng kín miệng phích nút mềm, khơng khí phích bị nóng lên Khơng khí nóng bên khơng thể ngồi khơng khí lạnh bên ngồi khơng thể vào phích, đối lưu nhiệt hoàn toàn bị cắt đứt

- Khoảng hai lớp thủy tinh chân không, phân tử khí nào, khơng có chuyển động va chạm phân tử nên khơng có truyền động từ phân tử có nhiệt độ cao đến phân tử có nhiệt độ thấp hơn, tức tượng truyền nhiệt chất khí khoảng khơng diễn Con đường truyền nhiệt bị cắt đứt

- Mặt ruột phích tráng lớp thủy ngân mỏng nên xạ nhiệt bị phản xạ lớp thủy ngân bị chặn lại bên ruột phích Như vậy, đường xạ nhiệt bị cắt đứt

Do ba cách truyền nhiệt không thực nên nước phích giữ nóng

Cần lưu ý, thực tế, hiệu cách nhiệt phích đến giới hạn định Do đó, phích khơng thể giữ nước nóng

Bài tập bản

1 Vì đèn kéo quân lại tự động quay ?

2 Tại giọt mực sau khuếch tán khơng khí khơng tự động thu lại ?

3 Hãy liệt kê cách làm tăng hiệu số va chạm phân tử đơn vị thời gian chất khí

4 Giải thích định tính mối liên hệ quãng đường tự trung bình phân tử amơniac Và thời gian cần thiết để ngửi thấy mùi amôniac bình mở phịng

5 Tại khói bốc lên mà khơng chìm xuống từ nến? Giải thích ngơn ngữ va chạm phân tử

III Nội khí lý tưởng:

1 Khi đóng đinh vào gỗ, mũ đinh có nóng lên Khi đinh đóng vào gỗ (khơng tiến sâu thêm nữa) cần đóng thêm vài nhát búa mũ đinh nóng lên nhiều Vì sao?

Hướng dẫn

- Đây dạng tập giải thích tượng Đề đề cập đến việc "đóng đinh", "nóng" tức có liên quan đến cơng lượng Yêu cầu phải nắm vững kiến thức chuyển hóa lượng

- Khi đóng đinh tức thực cơng Cơng phần chuyển thành động cho đinh sâu vào gỗ, phần lại chuyển thành nội đinh búa Đến lúc đinh đóng chặt vào gỗ (khơng tiến sâu thêm được) tồn cơng thực chuyển thành nội đinh búa làm đinh nóng lên nhanh

2 Đập búa vào kẽm chì (trong điều kiện đập) đập vào

tấm chì búa nảy lên Tấm kẽm hay chì nóng lên nhiều hơn?

Hướng dẫn

- Đây dạng tập dự đoán tượng, đề nêu lên điều kiện cụ thể có liên quan đến biến đổi lượng, nên vận dụng định luật bảo tồn chuyển hoá lượng để giải toán

- Khi đập búa, động búa chuyển hoá phần thành nội làm cho vật nóng lên, phần lại làm cho búa nảy lên

- Do điều kiện đập búa nên động búa hai trường hợp Đối với chì, búa nảy lên nghĩa phần lượng dùng vào việc làm búa nảy lên so với kẽm; mà phần lượng chuyển thành nội làm nóng chì lớn Vì chì nóng lên nhiều kẽm

Bài tập bản:

1 Lấy đồng xu cọ xát lên mặt bàn ta thấy đồng xu bị nóng lên Bỏ đồng xu vào cốc nước ấm ta thấy đồng xu nóng lên Hãy giải thích sao?

Trong trường hợp đồng xu nhận nhiệt lượng?

2 Thả bóng cao su xuống đất, bóng bị nảy lên Nhưng bóng thủng lỗ khơng nảy lên Hãy giải thích sao?

3 Một bóng rơi từ độ cao h1 xuống đất nảy lên độ cao h2 a Vì thực tế h2 < h1 ?

b Nguyên lý thứ nhiệt động lực học áp dụng cho trường hợp nào?

c Độ biến thiên nội trường hợp có tác dụng gì?

4 Hiệu suất động nhiệt lí tưởng đồng thời thực công A truyền cho nguồn lạnh nhiệt lượng Q ?

Chương II

BÀI TẬP ĐỊNH LƯỢNG

A PHƯƠNG PHÁP :

Muốn giải tập định lượng trước hết cần phải biết đề đề cập đến tượng tồn q trình diễn tượng Vì vậy, phần đầu tốn định lượng gần tập định tính

Trong trình giải tập định lượng, bước tìm hiểu đề bước phân tích tượng thực giống tập định tính

Trong bước xây dựng lập luận áp dụng công thức cách biến đổi tốn học chặt chẽ, rõ ràng Ở bước sử dụng phương pháp phân tích hay phương pháp tổng hợp (ở dàn chung đề cập đến), hay phối hợp sử dụng hai phương pháp

Trong bước biện luận, kiểm tra lại lời giải, biểu thức kết tính toán, đơn vị để kết cuối

Khi giải tập định lượng cần lưu ý số điểm:

- Những tập biểu diễn tình vật lý hình vẽ nên vẽ hình để biếu diễn

- Chuyển tất đơn vị đo hệ thống đo lường

- Khi tính tốn số cần ý đến độ xác đại lượng ý nghĩa

B CÁC BÀI TẬP CỤ THỂ CÁC ĐỊNH LUẬT VỀ CHẤT KHÍ:

I Thuyết động học phân tử chất khí lý tưởng:

1 Các tốn q trình đẳng nhiệt- Định luật Boyle-Mariotte:

Phương pháp:

- Liệt kê trạng thái khối khí

- Áp dụng định luật B-M: Khi T = const P1V1 = P2V2

Cần ý:

- Áp suất chất lỏng điểm A có độ sâu h lòng chất lỏng là: PA = Po + Ph

Trong đó:

P0 : áp suất khí

Ph = gh : áp suất gây trọng lượng cột chất lỏng có chiều cao h  : khối lượng riêng chất lỏng

- Trong khơng gian nhỏ, áp suất khí coi không đổi, không phụ thuộc vào độ cao

Bài Khí nén đẳng nhiệt từ thể tích lít đến thể tích lít, áp suất khí tăng thêm

0,75 atm Tìm áp suất ban đầu khí

Hướng dẫn

Đề cho biết q trình nén khí q trình nén đẳng nhiệt nên áp dụng định luật B-M

- Liệt kê hai trạng thái khối khí: + Trạng thái 1:

V1 = lít P1 = ? + Trạng thái 2:

V2 = lít

P2 = P1 + 0,75 atm

- Áp dụng định luật B - M cho hai trạng thái khối khí: P1V1 = P2V2  P1V1 = (P1 + 0,75).V2

 P1V1 = P1V2 + 0,75.V2 

2

1 V V

V 75 , P

 

- Thay số, ta có áp suất ban đầu khí là:

6 75 , P1

 

= 1,5atm

Bài Một bọt khí từ đáy hồ lên mặt nước thể tích tăng gấp rưỡi Giả sử

nhiệt độ đáy hồ mặt hồ Hãy tính độ sâu hồ Biết áp suất khí P0 = 105 Pa, khối lượng riêng nước  = 103 kg/m3, g = 10 m/s2

Hướng dẫn

Đề cho nhiệt độ đáy mặt hồ không đổi nên ta áp dụng định luật B - M cho hai trạng thái khối khí bọt khí

- Liệt kê trạng thái khối khí: + Trạng thái 1:

- Khối khí tích V1

- Áp suất P1 khối khí áp suất điểm đáy hồ bao gồm áp suất khí P0 áp suất Ph gây trọng lượng cột nước có chiều cao h:

P1 = P0 + P2 = P0 + gh + Trạng thái 2:

- Khối khí tích V2=1,5V1

- Áp suất P2 khối khí lúc áp suất khí bọt khí mặt nước: P2 = P0

- Áp dụng định luật B-M cho hai trạng thái khối khí: P1V1 = P2V2

Hay (P0 +gh)V1 = P0.1,5V1 Suy ra: h = g

P , 0

Thay số, ta độ sâu hồ: h = 10 10

10 ,

3

=5m

Bài Một ống dài tiết diện nhỏ có đầu kín đầu hở bên có chứa thủy

ngân chiếm đọan dài h = 12,5cm Nếu dựng ống thẳng, đầu hở quay lên đáy cột thủy ngân cách đáy ống khoảng l1=5cm Nếu đầu hở quay xuống khoảng cách l2=7cm Trong khoảng có khơng khí Tính áp suất khí p0 Biết nhiệt độ khí khơng đổi

Hướng dẫn

Nhiệt độ khí khơng đổi nên áp dụng định luật (B - M )

Gọi S tiết diện ống Áp suất gây lượng cột thủy ngân chiều cao cột thủy ngân: ph = h

- Liệt kê hai trạng thái khối khí bị giữ ống: + Khi đầu hở ống hướng lên :

Thể tích khối khí : V1 = Sl1

Áp suất khối khí : p1 = p0 + h + Khi đầu hở ống hướng xuống : Thể tích khối khí : V2 = Sl2

Áp suất khối khí : p2 = p0  h

- Áp dụng định luật B - M cho hai trạng thái khối khí: p1V1 = p2V2 Hay (p0 + h) S.l1 = (p0 - h) S.l2

Suy ra: P0 =

2

1 )

( l l

l l h

 

Thay số, ta áp suất khí là: P0 =

) ( , 12

 

= 75(cmHg)

2 Các tốn q trình đẳng tích - Định luật Charles:

Phương pháp: Nếu đề cho P0, áp dụng công thức: Pt = P0 (1 + t) (1) Nếu đề không cho P0, áp dụng công thức:

2

1

T P T

P 

(2) Thường nên áp dụng cơng thức (2):

+ Liệt kê trạng thái chất khí + Áp dụng cơng thức (2)

+ Cần đổi toC ToK : T0K = 273 + toC

Dạng toán thường áp dụng cho chất khí chứa bình hàn kín

Bài tập mẫu:

Trong bình chứa khí nhiệt độ 27oC áp suất atm Khi nung nóng đẳng tích khí bình lên đến 87oC áp suất khí lúc bao nhiêu?

Hướng dẫn

- Liệt kê hai trạng thái khí: + Trạng thái 1:

t1 = 27oC  T1 = 273 + 27 = 300K P1 = atm

+ Trạng thái 2:

t2 = 87oC  T2 = 87 + 273 = 360K P2 = ?

- Áp dụng định luật Charles: 2

1

T P T P



Suy ra: P2 =

2

T T P

Thay số, áp suất khí bình sau q trình nung nóng đẳng tích là: P2 = 300

360

=2,4atm

Bài tập luyện tập:

Bài Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ 27oC áp suất 0,6 at Khi đèn cháy sáng, áp suất khí đèn at khơng làm vỡ bóng đèn Tính nhiệt độ khí đèn cháy sáng Coi dung tích bóng đèn khơng đổi

ĐS: 227oC

Bài Biết thể tích lượng khí khơng đổi, trả lời câu hỏi sau :

a Chất khí 0oC có áp suất at, hỏi áp suất 273oC ? b Chất khí 0oC có áp suất p

o , cần đun nóng chất khí tới nhiệt độ để áp suất tăng lên lần?

ĐS: 10 atm, 819oK

Bài Áp suất khí trơ bóng đèn tăng lần đèn sáng nhiệt độ nếu

nhiệt độ đèn tắt 25oC, sáng 323oC ?

ĐS: lần

Bài Khi đun nóng đẳng tích khối khí thêm 1oC áp suất khí tăng thêm 1/360 áp suất ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu khí

ĐS: 87oC

3 Các tốn q trình đẳng áp - Định luật Gay - Lussac:

Phương pháp:

- Nếu đề cho Vo, áp dụng công thức : Vt = Vo (1 + t ) (1) - Nếu đề không cho Vo, áp dụng công thức :

2

1

T V T V 

(2)

Chú ý:

+ Khi áp dụng công thức (2) cần liệt kê trạng thái khí đổi toC ToK.

+ Trong dạng tập áp suất khí khơng đổi thường cân với áp suất khí

Một bình dung tích V = 15 cm3 chức khơng khí nhiệt độ t

1 = 177oC, nối với ống nằm ngang chứa đầy thủy ngân, đầu ống thơng với khí Khối lượng thủy ngân chảy vào bình khơng khí bình làm lạnh đến nhiệt độ t2 m = 68g Tìm t2 , xem dung tích bình khơng đổi khối lượng riêng thủy ngân  = 13,6 g/cm3

Hướng dẫn Phân tích tượng:

- Khi khối khí bình nhiệt độ t1, ống nằm ngang, cột thủy ngân cân nghĩa áp suất khối khí bình với áp suất khí

- Khi làm lạnh khối khí đến nhiệt độ t2 (nhiệt độ giảm) áp suất giảm nhỏ áp suất khí quyển; đó, phần thủy ngân bị đẩy vào bình chiếm phần thể tích bình Lúc này, thể tích khí bình giảm ; vậy, áp suất khí bình lại tăng cân với áp suất khí quyển, cột thủy ngân đứng cân khơng chảy vào bình

- Ta thấy, áp suất khối khí bình trước sau thủy ngân chảy vào với áp suất khí quyển, đó, áp dụng định luật G - L cho hai trạng thái khối khí

- Liệt kê trạng thái khối khí: + Trạng thái 1:

t1 = 177oC  T1 = 177 + 273 = 4500K V1 = 15 cm3

+ Trạng thái 2: T2 = ? Tìm V2 :

-Thể tích thủy ngân chảy vào bình: V = m.

-Thể tích khối khí bình cịn lại là: V2 = V1 - V = V1 - m  + Áp dụng định luật Gay - Lussac:

2

1

T V T

V 

Suy ra:

1

2 V

T V T 

= 3000K

4 Các tốn hỗn hợp khí – Định luật Dalton:

Phương pháp

Định luật Dalton dùng tốn hỗn hợp khí bao gồm n chất khí thành phần với khối lượng m1, m2,……,mn chứa bình tích V

Khi cần tính áp suất hỗn hợp khí hay áp suất riêng phần chất khí hỗn hợp áp dụng cơng thức:

P = P1 + P2 + ….+ Pn

Có hai bình chứa hai chất khí khác thơng với ống thủy tinh có khóa Thể tích bình thứ V1, thể tích bình thứ hai V2 Khi chưa mở khóa, áp suất hai bình P1 P2 Mở khóa để hai bình thơng nhiệt độ giữ khơng đổi Tính áp suất hỗn hợp khí hai bình thông

Hướng dẫn giải

Gọi P1; P2 áp suất riêng phần hai chất khí bình thơng với Do nhiệt độ giữ khơng đổi nên áp dụng định luật B-M cho chất khí:

) V (V P V

P ' 1 2

1

1   ; P2V2 P2'(V1 V2)

 1 ' V V V P P  

;

2 ' V V V P P  

Áp dụng định luật Dalton cho hỗn hợp khí:

' '

1 P

P P 

 2 1 V V V P V P P   

5 Các tốn thơng số trạng thái khối lượng khối khí -Phương trình trạng thái khí lý tưởng:

Phương pháp:

- Nếu tốn có liên quan đến biến đổi khối lượng khí xác định sử dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng :

2 1 T V P T V P  (1) + Liệt kê trạng thái khối khí

+ Áp dụng phương trình (1)

Cần ý đổi nhiệt độ toC nhiệt độ ToK.

-Nếu tốn có liên quan đến khối lượng khối khí sử dụng phương trình Claypeyron – Mendelev:

P.V =

RT m



Ngoài cịn dạng tập khác phương trình trạng thái khí lý tưởng : phương trình trạng thái áp dụng cho hỗn hợp khí hay phương trình

trạng thái kết hợp với định luật Acsimet, Tùy vào điều kiện đề mà vận dụng kết hợp công thức, biến đổi hợp lý

Bài tập mẫu:

Bài Nếu thể tích lượng khí giảm 1/10, nhiệt độ tăng thêm 16oC áp suất tăng 2/10 so với áp suất ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu

Hướng dẫn

phương trình trạng thái

- Liệt kê hai trạng thái khối khí: + Trạng thái 1:

Khối khí nhiệt độ T1, thể tích V1, áp suất P1 + Trạng thái 2:

T2 = T1 + 16

V2 = - 1/10 = 0,9V1 P2 = + 2/10 = 1,2 P1

- Áp dụng phương trình trạng thái : 2 1 T V P T V P  16 T 08 , 1

T1  

 0,08

16 T 

= 2000K Vậy, nhiệt độ ban đầu khối khí T1 = 2000K

Bài Một bình tích V chứa hỗn hợp Hydro Hêli nhiệt độ T áp suất

P Khối lượng hỗn hợp m Tìm khối lượng chất khí hỗn hợp

Hướng dẫn

Đây tốn có liên quan đến khối lượng khí nên áp dụng phương trình Claypeyron - Mendelev

- Gọi P1 , P2 , m1 , m2 , µ1 , µ2 áp suất riêng phần, khối lượng khối lượng mol Hydro Hêli hỗn hợp

- Áp dụng phương trình Claypeyron – Mendelev cho chất khí : + Đối với Hydrô: P1V =

RT m

1

 (1)

+ Đối với Hêli: P2V =

RT m

2

 (2)

- Cộng hai phương trình (1) (2):

RT 2 m 1 m V ) P P (              (3) + Mà:

P = P1 + P2 m = m1 + m2 + Nên PT (3) viết lại:

PV= RT m m 1 m              

+ Suy khối lượng khí Hydrô hỗn hợp là:

Khối lượng khí Hêli hỗn hợp là: m2 = m – m1 = 1 m RT pV m      

Bài Hai bình cầu A B chứa chất khí

được nối với ống nằm ngang có tiết diện nhỏ, ống có giọt thuỷ ngân ngăn cách hai bình (hình vẽ) Lúc đầu nhiệt độ lượng khí bình A 0oC bình B 20oC Hỏi giọt thuỷ ngân ống nằm ngang có dịch chuyển khơng ?

a Khi tăng nhiệt độ tuyệt đối khí hai bình lên gấp đơi

b Khi tăng nhiệt độ bình lên 10oC.

Hướng dẫn

Áp suất khí hai đầu bình cầu ln ln nhau, giọt thuỷ ngân nằm ống ngang Gọi mA, mB khối lượng khí hai bình; VA,VA,VB,VB thể tích khí hai bình lúc đầu lúc sau thay đổi nhiệt độ

Ta có :

B B A A B A B B B A A A T m T m V V RT m pV RT m pV            

( ) a) Nếu tăng nhiệt độ tuyệt đối bình lân gấp đơi tỉ số B

A B A T T T T   

khơng đổi, B

A

V V

không thay đổi : giọt thuỷ ngân không di chuyển

b) Bây TA TA 10 TB TB 10 tương tự ( ) ta có : B B A A B A T m T m V V     

( ) So sánh hai tỉ số B

A

T T  

B A

T T

, ta có :

) 10 ( ) ( 10 10 10           B B A B B A B A B A B A T T T T T T T T T T T T

Theo đề : T K

K T B A 293 273 20 273 273      

Như TB TA,

0     B A B A T T T T

hay B A B A T T T T   

( ) Từ ( ), ( ) ( ) ta suy : B

A B A V V V V   

( )

Vì VA VB VA VB nên từ ( ) suy VA VA : Giọt thuỷ ngân di chuyển bình cầu B A

Bài tập luyện tập:

1 Tính thể tích 10g khí ơxy áp suất 738 mmHg nhiệt độ 150C

ĐS: 7,6 lít Có 10g khí ơxy 470C, áp suất 2,1 atm Sau nung nóng đẳng áp thể tích khí 10 lít Tìm :

a Thể tích trước đun b Nhiệt độ sau đun

c Khối lượng riêng khí trước sau đun

ĐS: a lít; b 5270C; c 2,5 g/l 1g/l

5 Các toán liên quan đến nhiệt lượng, công độ biến thiên nội - Nguyên lý I nhiệt động lực học :

Phương pháp

- Áp dụng nguyên lý I nhiệt động lực học: Q = A + U + Q : nhiệt lượng trao đổi hệ mơi trường ngồi:

Q > : hệ thu nhiệt Q < : hệ tỏa nhiệt + A : Công hệ thực :

A > : hệ sinh công dương (công phát động) A < : hệ sinh cơng âm (cơng cản)

Trong q trình biến đổi, hệ chịu tác dụng lực sinh cơng A' : A = A'

+ U : Độ biến thiên nội hệ (theo nhiệt độ, kích thước hay hình dạng hệ)

U > : nội tăng U < : nội giảm

- Cần ý đổi đơn vị đại lượng cho phù hợp Cơng khí lý tưởng :

- Quá trình đẳng áp : A = pV = p(V2 - V1 ) + Khí dãn nở : V >  A >

+ Khí bị nén : V <  A <

Lưu ý:

+ Khi cho p (áp suất) : A = p (V2 – V1) + Khi không cho V2:

) ( 2 1

1

1 T T

T PV

A 

Áp dụng biến đổi hệ thức A , U, Q theo trình biến đổi - Đẳng tích : Q = U + A

- Đẳng áp : Q = A - Đẳng nhiệt : Q = A - Đoạn nhiệt : A = - U - Chu trình kín : Q = A

Bài Một bóng có khối lượng 0,1kg rơi từ độ cao 1,5m xuống đất nảy lên đến

độ cao 1,2m bóng khơng nảy lên đến độ cao ban đầu ? Tính độ tăng nội bóng, đất khơng khí Cho g = 10m/s2.

Hướng dẫn

Xét hệ gồm bóng, đất khơng khí

- Gọi W1 W2 bóng bắt đầu rơi (ở độ cao h1) nảy lên độ cao (h2) :

W1 = mgh1

W2 = mgh2 (do v1 ; v2 0)

- Khi bóng rơi chạm đất nảy lên phần bóng chuyển thành nội hệ , nên :

W2 < W1

 mgh2 < mgh1  h2 < h1

Vì vậy, bóng khơng nảy lên đến độ cao ban đầu

- Áp dụng nguyên lý I nhiệt động lực học cho hệ kín ; ta có: Q = U - A' =

Suy độ tăng nội hệ :

U = A' = W1 - W2 = mg(h1 - h2) - Thay số:

U = 0,3 (J)

Nội tăng làm tăng nhiệt độ hệ làm biến dạng bóng, đất

A' = W1 - W2 = Wt1 - Wt2 = Wt : Cơng sinh q trình biến đổi độ giảm

Bài tập luyện tập

Một viên đạn chì có nhiệt dung riêng 0,13kJ/kg.độ rơi khơng ma sát từ độ cao h xuống va chạm mềm với đất Nếu 50% độ tăng nội đạn biến thành nhiệt làm nóng viên đạn chạm đất đạn nóng thêm 5oC

Lấy g =10m/s2 Tính h ?

ĐS: 130m Bài tập mẫu

Bài Một lượng khí áp suất 2.104N/m2 tích 6.10-3m3 nhiệt độ 27oC nung nóng đẳng áp đến nhiệt độ 87oC.

a Tính cơng khí thực

b Tìm độ biến thiên nội khí Biết nung nóng khí nhận nhiệt

Hướng dẫn

a Cơng khí thực hiện:

- Do q trình nung nóng đẳng áp : 2

1

T V T

V 

 T1 V T V 

- Áp dụng cơng thức tính cơng : A = P(V2 - V1) Với: P = 2.104N/m2 ;V

t2 = 87oC  T2 = 87 + 273 = 3600 K - Thay số : A = 24 (J)

b Độ biến thiên nội năng:

Áp dụng công thức nguyên lý I nhiệt động lực học: Q = A + U

 U = Q - A

Vì hệ thu nhiệt nên Q > 0, : U = 100 - 24 = 76 (J)

U > 0, suy nội hệ tăng

Bài tập luyện tập

Bài Một khối khí có áp suất 1at, thể tích 10 lít giãn nở đẳng áp, thể tích tăng

gấp hai lần Tìm cơng khí thực

Bài Một khối khí tích 3.10-3m3, áp suất 2.105N/m2 nén đẳng áp nhận 1 cơng 50J Tìm nhiệt độ ban đầu khí biết nhiệt độ khí sau nén 17oC.

Bài Một khối khí tích lít, áp suất 2.105Pa 27oC nung nóng đẳng tích giãn đẳng áp Khí thực công 60J Hỏi dãn nở nhiệt độ khí tăng lên ?

4 Các toán động nhiệt:

Phương pháp

- Áp dụng biến đổi công thức tính hiệu suất: + Hiệu suất thực tế:

1 Q

A

Q Q Q

H  

+ Hiệu suất lý tưởng: H = T1

2 T 1

T T T

  

- Sau tìm H suy A Q1 :

A = Q1 – Q2

Chú ý :

+ Thông thường hay sử dụng hiệu suất lý tưởng

+ Có thể tính cơng dựa vào diện tích giới hạn giản đồ (p,V)

Bài tập mẫu

Một động nhiệt lý tưởng có hiệu suất 25% thực công , đồng thời truyền cho nguồn lạnh nhiệt lượng 15kJ Tính cơng động thực

Hướng dẫn

Ta có:

Áp dụng cơng thức tính hiệu suất động lý tưởng: A Q2 A

Q A H

    H (Q2 + A) = A  HQ2 + HA = A

 H

2 HQ A

 

Thay số : A = 5kJ

Bài tập luyện tập

1 Mỗi nồi Supde máy nước công suất 10kW tiêu thụ 10kg than đá Hơi nước vào xylanh có nhiệt độ 200oC 100oC.

a.Tính hiệu suất lý tưởng máy nước

b.Tính hiệu suất thực tế, biết suất tỏa nhiệt than đá 36.106J/kg

2 Động nhiệt lý tưởng chu trình truyền 80% nhiệt lượng nhận cho nguồn lạnh Nếu nhiệt độ nguồn nóng 105,75oC nhiệt độ nguồn lạnh làbao nhiêu ?

3 Một động nhiệt lý tưởng hoạt động hai nguồn nhiệt 100oC 25,4oC, thực cơng 2kJ

a.Tính hiệu suất động cơ, nhiệt lượng mà động nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng truyền cho nguồn lạnh

b Nếu tăng nhiệt độ nguồn nóng lên 130oC hiệu suất động bao nhiêu ?

CHƯƠNG III BÀI TẬP ĐỒ THỊ

Phương pháp:

- Đối với dạng tập mà kiện cho tốn đồ thị yêu cầu phải hiểu ý nghĩa đồ thị :

+ Xem đồ thị biểu đạt mối liên hệ đại lượng vật lý nào, tương đương với công thức

+ Từ đồ thị cho rút số liệu xác.Từ đó, vận dụng kiến thức học có liên quan đến yêu cầu toán để giải

- Đối với dạng tập đòi hỏi phải biểu diễn trình diễn biến tượng đồ thị yêu cầu phải :

+ Hình dung diễn biến tượng, mối liên hệ đại lượng cho đề

+ Vẽ xác đồ thị biểu diễn số liệu cho Từ đồ thị tìm kết mà tốn yêu cầu hay định luật vật lý

Bài tập mẫu

Đồ thị biểu diễn trạng thái khối lượng lý tưởng

Hãy so sánh nhiệt độ khối khí trạng thái cho

Hướng dẫn

Đây dạng tập đồ thị trạng thái khí lý tưởng Trên đồ thị:

- Trục OP biểu diễn áp suất khối khí - Trục OV biểu diễn thề tích khối khí

- Các đường T1, T2, T3 đường đẳng nhiệt nên nhiệt độ điểm đường

Để so sánh nhiệt độ trạng thái khí ta chọn

Vo = const áp dụng định luật Charles cho trạng thái khối khí Áp dụng định luật Charles cho ba trạng thái khối khí V0 = const: Trên đồ thị, ta thấy:

P1 < P2 < P3

Mà áp suất biến thiên bậc theo nhiệt độ tuyệt đối nên: T1 < T2 < T3

Bài tập

Bài Hình (1) đồ thị chu trình mol khí lý tưởng mặt phẳng tọa độ (V,T) Vẽ đồ thị chu trình mặt phẳng tọa độ (P,V) (P,T); trục tung trục OP Bài Hình (2) đồ thị hai chu trình biến đổi hệ tọa độ (P,T) (V,T) Hãy vẽ đồ thị biểu diễn chu trình hệ tọa độ cịn lại

Hình (1) Hình (2)

Bài Một lượng khí biến đổi theo chu trình biểu diễn đồ thị hình bên

Biết : p1 = p3; V1 =1m3 , V2 = 4m3; T1 = 100K T4 = 300K

Tính V3 = ?

Hướng dẫn

Vì p1 = p3 nên ta có:

 

3

3

1

100

V T

T V

V T  

Đoạn 2- có dạng đoạn thẳng nên có dạng:V = a.T + b với a,b số V

T

1

2

3

P

T

1

2 3

(2)

(1)

(3)

(4) V

T

V2

V1

T1

+ Khi V = V2, T =100 V2 = a.100 + b (2) + Khi V = V4, T = 300 V4 = a.300 + b (3) + Từ (2) (3) ta có: a = - 3/200 b = 5,5 + Khi T = T3 ; V = V3 V3 =

3

3

.100 5,5

200 V

 

Vậy V3 = 2,2m3 Bài 4:

Có g khí Heli (coi khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực chu trình – – – – biểu diễn giản đồ P-T hình Cho P0 = 105Pa; T0 = 300K

1) Tìm thể tích khí trạng thái 4.

2) Hãy nói rõ chu trình gồm đẳng trình Vẽ lại chu trình giản đồ P-V giản đồ V-T (cần ghi rõ giá trị số chiều biến đổi chu trình)

3) Tính cơng mà khí thực giai đoạn chu trình

Hướng dẫn

a) Q trình – có P tỷ lệ thuận với T nên trình đẳng tích, thể tích trạng thái nhau: V1 = V4 Sử dụng phương trình C-M trạng thái

Ta có: 1

m

P V  RT

 , suy ra:

1

1

RT m V

P

 

Thay số: m = 1g;  = 4g/mol; R = 8,31 J/(mol.K); T1 = 300K P1 = 2.105 Pa ta được:

3

1

1 8,31.300

3,12.10 2.10

V    m

b) Từ hình vẽ ta xác định chu trình gồm đẳng trình sau: – đẳng áp; – đẳng nhiệt;

3 – đẳng áp; – đẳng tích

Gv Nguyễn Đức Hào Trang 29

P

T

0 T0

2P0 1 2

3 4

2T0 P0

Hình 1

P(105Pa )

V(l) 3,12

2 1 2

3 4

12,48

6,24

V(l)

T(K)

3,12

1

2 3

4 12,48

6,24

300 600

Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 chất khí

Vì vẽ lại chu trình giản đồ P-V (hình a) giản đồ V-T (hình b) hình a) hình b):

c) Để tính cơng, trước hết sử dụng phương trình trạng thái ta tính thể tích: V2 = 2V1 = 6,24.10 – m3; V3 = 2V2 = 12,48.10 – m3

Cơng mà khí thực giai đoạn:

5 3

12 1( 1) 2.10 (6, 24.10 3,12.10 ) 6,24.10

A  p V V      J

5

3

23 2

2

lnV 2.10 6, 24.10 ln 8,65.10

A p V J

V



  

5 3

34 3( 3) 10 (3,12.10 12, 48.10 ) 9,36.10

A  p V V       J

41

A  trình đẳng áp.

Bài Một lượng khíƠxy 1300C, áp suất 105Pa nén đẳng nhiệt đến áp suất 1,3.105P

a

Cần làm lạnh đẳng tích khí đến nhiệt độ để áp suất giảm lúc đầu ? Biểu diễn trình hệ tọa (p,V), (p,T) (V,T)

Bài Có 20g khí Hêli chứa xylanh đậy kín pittơng biến đổi chậm từ (1) đến (2) theo đồ thị hình 11 Với : V1= 30 lít, p1 = atm, V2 = 10 lít, p2 =15 atm Tìm nhiệt độ cao mà khí đạt trình biến đổi

Bài Cho mol khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi theo chu trình thuận nghịch biểu diễn đồ thị (Hình 2)

Trong đoạn thẳng – có đường kéo dài qua gốc tọa độ trình – đoạn nhiệt

Biết T1 = 300K; p2 = 3p1; V4 = 4V1 1/ Tính nhiệt độ T2, T3, T4 2/ Tính hiệu suất chu trình

P

V

V1 V2

P1 P2

p

p2 p3 p1

C KẾT LUẬN

Qua trình nghiên cứu, đề tài đạt số kết quả: - Phân loại tập vật lý nhiệm vụ đề - Đưa dàn chung cho việc giải tập vật lý

- Đề cách giải cho loại tập: định tính, định lượng, đồ thị

- Nêu phương pháp giải cho dạng tập cụ thể, có kèm theo tập mẫu, tập áp dụng tập tổng hợp

- Rút số điều cần lưu ý giải tập vật lý

Tuy nhiên, tập Vật Lý phương pháp giải đa dạng Các tập phương pháp nêu số dạng thông thường, phổ biến mà học sinh phổ thơng trung học thường gặp, giúp học sinh rèn luyện thêm kỹ giải tập Ngoài ra, học sinh cần phải tham khảo thêm nhiều sách, nhiều phương pháp dạng tập mở rộng, nâng cao nhằm phát triển kỹ năng, kỹ xảo, khả tư duy…

Khi giải tập Vật Lý cần lưu ý số điểm sau: - Chú ý phần định tính tốn

- Đổi đơn vị đại lượng cho phù hợp

- Trong q trình giải tốn, nên biến đổi công thức chữ, đến công thức cuối thay số vào để tính kết (Ngoại trừ trường thay số từ đầu việc giải tốn đơn giản hơn)

- Cần tìm nhiều cách để giải tập, sau rút cách giải ngắn gọn, đầy đủ dể hiểu nhất./

Ngày 10 tháng 05 năm 2012 Người thực

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Sách giáo khoa Vật lí 10 nâng cao – Nhà xuất Giáo dục, năm 2008 Sách tập Vật lí 10 nâng cao - Nhà xuất Giáo dục, năm 2008

3 Kiến thức nâng cao Vật lí THPT – Tác giả Vũ Thanh Khiết; Nhà xuất Hà Nội năm 2002

4 Các tốn vật lí chọn lọc phổ thơng trung học Cơ – Nhiệt Tác giả Vũ Thanh Khiết; Nhà xuất Hà Nội năm 2001

5 Bài tập vật lý phân tử nhiệt học – Tác giả Dương Trọng Bái, Đàm Trung Đồn – Nhà xuất Giáo dục năm 2001

6 Tuyển tập Bài tập vật lí nâng cao THPT Tập Vật lí phân tử & nhiệt học Tác giả Phạm Quí Tư (chủ biên), năm 2002

SỞ GD & ĐT ĐỒNG NAI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG THPT NGUYỄN BỈNH KHIÊM Độc lập - Tự - Hạnh phúc

-

-Đồng Nai, ngày 10 tháng 05 năm 2012

PHIẾU NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Năm học: 2011-2012

Tên sáng kiến kinh nghiệm: “ Phân loại phương pháp giải tập nhiệt vật lý 10

về chất khí ”

Họ tên tác giả: Nguyễn Đức Hào Đơn vị: Tổ Tự nhiên.

Lĩnh vực:

Quản lí giáo dục: Phương pháp dạy học mơn: Vật lý

Phương pháp giáo dục: Lĩnh vực khác:

Tính mới:

- Có giải pháp hồn tồn mới:

- Có giải pháp cải tiến, đổi từ giải pháp có:

Hiệu quả:

- Hoàn toàn triển khai áp dụng tồn ngành có hiệu cao - Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng tồn ngành có hiệu cao

- Hoàn toàn triển khai áp dụng đơn vị có hiệu cao

- Có tính cải tiến đổi từ giải pháp có triển khai áp dụng đơn vị có hiệu

Khả áp dụng:

- Cung cấp luận khoa học cho việc hoạch định đường lối, sách: Tốt Khá Đạt

- Đưa giải pháp khuyền nghị có khả ứng dụng thực tiễn, dễ thực dễ vào sống: Tốt Khá Đạt

- Đã áp dụng thực tế đạt hiệu có khả áp dụng đạt hiệu phạm vi rộng: Tốt Khá Đạt