SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM“ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍTƯỞNG GIẢI BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ”

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO QUẢNG NINH TRƯỜNG THPT BA CHẼ SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM “ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG GIẢI BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ” Người thực : Dương Lệ Thuỷ Giáo viên : Vật lý Tổ : tự nhiên I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ tên: Hoàng Thị Long Anh Ngày tháng năm sinh: 03 – 02 – 1rường THPT Nguyễn Hữ “ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG GIẢIBÀI Năm học: 2013 – 2014 TẬP VỀ CHẤT KHÍ” A MỞ ĐẦU : I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Vật lý học môn khoa học làm tảng cung cấp sở lý thuyết cho số môn khoa học ứng dụng Sự phát triển Vật lý học dẫn tới xuất nhiều ngành kỹ thuật mới: Kỹ thuật điện tử, Kỹ thuật tự động hố, Cơng nghệ tin học… Mục tiêu giảng dạy Vật lý trường Trung học phổ thông nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức Vật lý nguyên tắc ứng dụng Vật lý sản xuất đời sống; giúp em lĩnh hội kiến thức có hiệu tạo cho em hứng thú học tập mơn Vật lý, lịng yêu thích khoa học, tính trung thực khoa học sẵn sàng áp dụng kiến thức Vật lý vào thực tế sống Biết vận dụng kiến thức học vào việc giải tập Vật lý phương pháp để khắc sâu kiến thức cho học sinh Với vấn đề, dạng tập, người giáo viên cần gợi ý, hướng dẫn để em chủ động tìm cách giải nhanh nhất, hiệu làm tập 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 Trong trình giảng dạy, tơi nhận thấy giải tập chất khí phần Nhiệt học chương trình Vật lý lớp 10 em cịn gặp nhiều khó khăn việc giải tập vật lý như: không tìm hướng giải vấn đề, khơng vận dụng lý thuyết vào việc giải tập, không tổng hợp kiến thức thuộc nhiều phần chương trình học để giải vấn đề chung, hay giải tập thường áp dụng cách máy móc cơng thức mà khơng hiểu rõ ý nghĩa vật lý chúng Xuất phát từ thực tế trên, với số kinh nghiệm trình giảng dạy qua tham khảo số tài liệu, tơi chọn đề tài “ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG GIẢI BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ” nhằm tìm cách để giải tập cách dể hiểu, bản, từ thấp đến cao, giúp học sinh có kỹ giải tốt tập, hiểu ý nghĩa vật lý giải, rèn luyện thói quen làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả tư duy, giúp em học tập môn Vật lý tốt II ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: Giúp học sinh hiểu ý nghĩa chất khí biết vận dụng linh hoạt tốn chất khí lớp 10 Giáo dục kỹ thuật tổng hợp: học sinh giải thích tượng toán thường gặp đời sống III PHẠM VI NGHIÊN CỨU: - Là học sinh lớp 10A THPT Ba Chẽ - Thời gian : Thực tiết tập 51 52 (theo phân phối chương trình) IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Hệ thống tập có liên quan đến chất khí Sách giáo khoa sách Bài tập vật lý lớp 10 nâng cao đầy đủ, nhiên học sinh thường gặp khó khăn kiến thức tốn học có nhiều hạn chế Để học sinh nắm phương pháp giải tốn chất khí, trước hết giáo viên cần kiểm tra trang bị lại cho học sinh số kiến thức bản, đặc biệt cơng thức hố học Thực trạng học sinh trước thực đề tài Phần lớn học sinh không nhớ biểu thức hố học, đặc biệt cơng thức khối lượng riêng  Trên 80% học sinh không sử dụng cơng thức hố học  Trên 20% học sinh chưa có động học tập đắn Biện pháp thực - Trang bị cho học sinh kiến thức hoá học cần thiết, khối lượng riêng… - Giáo viên khai thác triệt để toán SGK SBT cách giao tập nhà cho học sinh tự nghiên cứu tìm phương pháp giải - Trong tập, giáo viên hướng dẫn học sinh trình bày lời giải nhiều học sinh cùg tham gia giải B NỘI DUNG: I Cơ sở lý thuyết: 1.Thuyết động học phân tử chất khí: - Chất khí cấu tạo từ phân tử nhỏ so với khoảng cách chúng - Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn khơng ngừng; chuyển động nhanh nhiệt độ chất khí cao - Khi chuyển động hỗn loạn phân tử khí va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình 2.Khí lí tưởng: - Chất khí phân tử coi chất điểm tương tác với va chạm gọi khí lí tưởng - Chất khí tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt (Boyle – Mariotte), định luật Sác-lơ (Charles), định luật Gay – Luy-xac (Gay Lussac) tn theo phương trình trạng thái (phương trình Clapeyron) gọi khí lí tưởng 3.Nhiệt độ tuyệt đối (hay nhiệt độ Ken-vin): - Khoảng cách nhiệt độ K khoảng cách 10C - Không độ tuyệt đối (0 K) ứng với nhiệt độ - 2730C - Nếu gọi T số đo nhiệt độ nhiệt giai Ken-vin, t số đo nhiệt độ nhiệt giai Xen-xi-ut thì: T = t (0C) + 273 (K) 4.Các trình biến đổi trạng thái khí lí tưởng: Ba thơng số xác định trạng thái lượng khí áp suất p, thể tích V nhiệt độ tuyệt đối T Trong q trình biến đổi trạng thái, ba thơng số phụ thuộc lẫn theo định luật (1), (2), (3) theo phương trình (4) 4.1 Định luật Boyle – Mariotte (quá trình đẳng nhiệt): - Định luật: Trong trình đẳng nhiệt lượng khí định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích - Hệ thức: p~ V hay pV = số hay p1V1 = p2V2 (1) - Đường đẳng nhiệt: + Đường biểu diễn biến thiên áp suất theo thể tích nhiệt độ không đổi gọi đường đẳng nhiệt + Trong hệ toạ độ (p,V) đường đẳng nhiệt đường hypebol + Ứng với nhiệt độ khác lượng khí có p đường đẳng nhiệt khác Đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ cao đường đẳng nhiệt T2>T1 T2 4.2 Định luật Charles (q trình đẳng tích): O T1 V - Định luật: Trong q trình đẳng tích lượng khí định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối - Hệ thức: p ~ T hay p = số T hay p1 p2 = (2) T1 T2 - Đường đẳng tích: + Đường biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ p thể tích khơng đổi gọi đường đẳng tích + Trong hệ toạ độ (p,T) đường đẳng tích đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ + Ứng với thể tích khác lượng khí có đường đẳng tích khác Đường đẳng tích ứng với thể tích nhỏ đường đẳng tích O 4.3 Định luật Gay Lussac (quá trình đẳng áp): V V1 T1 Trạng thái 1: Trạng thái 2:  T1 = 28 C +273 =301K   p1 =5bar T2 = T1 + 20 = 321K   p2 = ? V= const Ta coi thể tích lốp xe khơng đổi, V = const, áp dụng định luật Charles: p1 p2 p T = ⇔ p2 = T1 T2 T1 => p2 = 5.321 = 5,33(bar ) 301 Vậy: áp suất khí lốp xe tăng đến 5,33 bar Bài 2: (30.7/69 SBTCB) Một săm xe máy bơm căng khơng khí nhiệt độ 200C áp suất atm Hỏi săm có bị nổ khơng để nắng nhiệt độ 42 0C? Coi tăng thể tích săm khơng đáng kể biết săm chịu áp suất tối đa 2,5 atm Giải : Trạng thái 1: Trạng thái 2:  T1 = 20 C + 273 = 293K    p1 = 2atm V= const T2 = 420 C + 273 = 315 K Đk: p2 ≤ pmax   p2 = ? pmax = 2,5atm Ta coi thể tích lốp xe khơng đổi, V = const, áp dụng định luật Charles: p1 p2 p T 2.315 = ⇔ p2 = = = 2,15atm < 2,5atm T1 T2 T1 293 Vậy: Áp suất khí săm nhỏ áp suất tối đa nên săm không bị nổ Bài 3: (30.9/69 SBTCB) Biết thể tích lượng khí khơng đổi Hãy giải tốn sau hai cách: dùng công thức dùng đồ thị a) Chất khí C có áp suất atm Tìm áp suất khí nhiệt độ 273 0C b) Chất khí 00C có áp suất p0 Phải đun nóng chất khí lên tới nhiệt độ để áp suất khí tăng lên lần? Giải : a) Chất khí 0C có áp suất atm Tìm áp suất khí nhiệt độ 273 0C Cách 1: Trạng thái 1: Trạng thái 2:  T1 = C + 273 = 273K    p1 = 5atm V= const T2 = 2730 C + 273 = 546 K = 2T1   p2 = ? Ta có V = const, áp dụng định luật Charles: p1 p2 p T = ⇔ p2 = = p1 = 10atm T1 T2 T1 Nhận xét: Khi thể tích khơng đổi, nhiệt độ tuyệt đối tăng hai lần áp suất tăng gấp đơi Cách 2: Đường đẳng tích hệ tọa độ (p,T) đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ: O T0 = K T1 = 273K ; điểm A    p1 = 5atm  p0 = p(atm ) 10 O B A 273 T(K) T2 = 546 K  p2 = 10atm Suy B có tọa độ: B  b) Chất khí 0C có áp suất p0 Phải đun nóng chất khí lên tới nhiệt độ để áp suất khí tăng lên lần? Cách 1: Trạng thái 1: Trạng thái 2:  T1 = C + 273 = 273K    p1 = p0 V= const T2 = t2 ( 0C ) + 273 = ?   p2 = p0 Ta có V = const, áp dụng định luật Charles: p1 p2 = T1 T2 ⇔ T2 = p2 T1 = 3T1 = 819( K ) ⇒ t2 = 546( 0C ) p1 Nhận xét: Khi thể tích khơng đổi, áp suất tăng gấp ba lần nhiệt độ tuyệt đối tăng ba lần Cách 2: Đường đẳng tích hệ tọa độ (p,T) p đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ T0 = K T1 = 273K ; điểm C   p0 =  p1 = p0 3p O D T2 = 819 K  p2 = p0 Suy D có tọa độ: D  2p C p0 trong273 Bài 4: Van an toàn nồi áp suất mở áp suất nồi là546 atm.819 Ở 20 0T(K) C, nồi áp suất 1,5 atm Hỏi nhiệt độ van an tồn mở? Giải: O Trạng thái 1:  p1 = 1,5atm  0  t1 = 20 C => T1 = 20 C + 273 = 293K Trạng thái 2:  p2 = 9atm  T2 = t2 + 273 = ? V= const Lượng khí nồi áp suất van chưa mở tích khơng đổi nên q trình đẳng tích, áp dụng định luật Chasler: M P2 P1 nn = nn T2 T1 nn P2 nn 0C ⇒ T2 = T1 = 293 = 1758 (K) ⇒ t2 = 1485 P1 1,5 nn Vậy nhiệt độ khí 1758K hay 14850C thìnb van an tồn mở - Nhận xét: Trong thực tế dùng nồi áp suất để nb hầm thức ăn cho mau mềm nồi áp suất có bb tác dụng làm tăng nhiệt sôi chất lỏng bb Bài 5: (30.10/69 SBTCB): Một chai chứa khơng khíu;được nút kín nút có trọng lượng khơng đáng kể, tiết diện 2,5 cm2 Hỏi phải đun nóng uu khơng khí chai lên tới nhiệt độ tối thiểu để nút bật ra? Biết lực ma sát uu nút chai có độ lớn 12 N, áp suất ban uu uu yy yy yy m N H 9,8.10 Pa, nhiệt độ ban đầu đầu khơng khí chai áp suất khí Aa khơng khí chai -30C aa Giải: ksj sb Trạng thái 1: Trạng thái 2: sg Khí chưa đun nóng Khí bị đun hdnóng để nút chai bật V=  p2 ≥ p0c/+ pms const F  p1 = p0 = 9,8.104 Pa bn với pms = ms   S T2 = t2 +? 273 = ? 0  t1 = − C => T1 = − C + 273 = 270 K n, Tại thời điểm nút bật ra, áp lực khơng khí m chai tác dụng lên nút phải lớn áp lực bn khí bình cần có giá trị lớn khí lực ma sát hay để nút bật áp suất b áp suất khí cộng với áp suất lực ma sát tác dụng lên nút bình: m, F p2S ≥ Fms + p1S ⇔ p2 ≥ ms + p1 S Trước nút bật ra, thể tích khí chai khơng đổi q trình đun nóng q trình đẳng tích, áp dụng định luật Chasler: p1 p2 = T1 T2 ⇒ T2 = T1 ⇒ T2 = p2 T1  Fms  =  + p1 ÷ p1 p1  S  270  12  + 9,8.104 ÷ ≈ 402 K  −4 9,8.10  2,5.10  => t2 = T2 – 273 = 1290C Vậy: Phải đun nóng tới nhiệt độ T2 = 402 K t2 = 1290C Chú ý: Phải làm rõ chất vấn đề muốn cho nút bật áp suất khí bình phải lớn áp suất khí cộng với áp suất lực ma sát tác dụng lên nút 2.3 Các toán trình đẳng áp: Định luật Gay Lussac áp dụng cho khối khí: - Có khối lượng khơng đổi, khơng có biến đổi hóa học - Khơng thay đổi áp suất (thường cân với áp suất khí quyển), thay đổi nhiệt độ, thể tích Dãn khối khí đẳng áp từ thể tích 10 lít đến thể tích 40 lít nhiệt độ khối khí thay đổi nào? Bài 1: Giải: Trạng thái 1: V1 =10lit  T1 Trạng thái 2: p= const V2 = 40lit  T2 = ? T1 Quá trình đẳng áp p = const, áp dụng định luật Gay Lussac: V1 V2 T V 40 = ⇔ = = =4 T1 T2 T1 V1 10 Vậy nhiệt độ khối khí tăng lên lần Nhận xét: Quá trình đẳng áp, nhiệt độ tuyệt đối tỉ lệ thuận với thể tích nên thể tích tăng lần nhiệt độ tăng lần Bài 2: Đun nóng đẳng áp lượng khí lên đến 47 0C thể tích khí tăng thêm 1/10 thể tích khí lúc ban đầu Tìm nhiệt độ ban đầu khí? Giải: Trạng thái 1: Trạng thái 2: V1  T1 = ? p= const 11  V2 =V1 + V1 = V1 10 10  T = 47 C + 273 = 320 K  Quá trình đẳng áp p = const, áp dụng định luật Gay Lussac: V1 V2 T V 10 = ⇔ = = T1 T2 T2 V2 11 ⇔ T1 = 10 T2 11 ⇒ T1 = 10 320 ≈ 291( K ) 11 hay t1 = 180 C Vậy nhiệt độ ban đầu khối khí 291 K hay 180C Bài 3: Khối lượng riêng khơng khí phịng (27 0C) lớn khối lượng riêng khơng khí ngồi sân nắng (420C) lần? Biết áp suất không khí ngồi phịng Giải: Xét khối lượng khơng khí m Trạng thái 1: Khơng khí phịng Trạng thái 2: Khơng khí ngồi phòng m  V1 = D   t = 27 C => T = 27 C + 273 = 300 K 1 p= const m D1  =? V2 = D ; D 2  t = 420 C ⇒ T = 420 C + 273 = 315K 2 Do áp suất không khí ngồi phịng nhau, p = const, áp dụng định luật Gay Lussac: V1 V2 m m = ⇔ = ⇔ D1.T1 = D2 T2 T1 T2 D1.T1 D2 T2 ⇔ D1 T2 315 = = = 1, 05 (lần) D2 T1 300 Vậy khối lượng riêng khơng khí phịng lớn khối lượng riêng khơng khí ngồi sân nắng 1,05 lần Nhận xét: Quá trình đẳng áp, nhiệt độ tuyệt đối tỉ lệ thuận với thể tích, nên khối lượng riêng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối Bài 4: Một bình dung tích V = 15cm3 chứa khơng khí nhiệt độ t1 = 1770C, nối với ống nằm ngang chứa đầy thủy ngân, đầu ống thông với khí Tính khối lượng thủy ngân chảy vào bình khơng khí bình làm lạnh đến nhiệt độ t2 = 270C Dung tích coi khơng đổi, khối lượng riêng thủy ngân D = 13,6g/cm3 Giải: Xét khối khơng khí chứa bình Hiện tượng: Ban đầu cột thủy ngân ống nằm ngang, cân Áp suất bình áp suất khí quyển, p1 = p0 Khi nhiệt độ khí bình giảm, áp suất khí bình giảm, nhỏ áp suất khí quyển, phần thủy ngân bị khí đẩy vào chiếm phần thể tích bình chứa, thể tích khí bình giảm áp suất khí lại tăng lên Khi áp suất bình tăng áp suất khí quyển, cột thủy ngân nằm n cân khơng chảy vào bình nữa, p2 = p0 Trạng thái 1: Trạng thái 2: V V Trước thủy ngân chảy vào bình V1 = 15cm3  0  t1 = 177 C => T1 = 177 C + 273 = 450 K Sau thủy ngân chảy vào bình V2 = ? D = 13, g / cm3  0 t2 = 27 C ⇒ T2 = 27 C + 273 = 300 K Do áp suất khí bình trước sau thủy ngân chảy vào áp suất khí quyển, nên áp dụng định luật Gay Lussac cho khối khí: V1 V2 V T 15.300 = ⇒V2 = = = 10(cm3 ) T1 T2 T1 450 Thể tích thủy ngân chảy vào bình: V = V1 – V2 = 15 – 10 = 5(cm3) Vậy khối lượng thủy ngân chảy vào bình: m = D.V = 13,6.5 = 68(g) 2.4 Các tốn thơng số trạng thái khí (quan hệ đại lượng p,V,T): Phương trình trạng thái áp dụng cho biến đổi khối lượng khí xác định Bài 1: (7/166 SGKCB): Trong phịng thí nghiệm, người ta điều chế 40cm3 khí Hiđrơ áp suất 750mmHg nhiệt độ 270C Tính thể tích lượng khí điều kiện chuẩn (áp suất 760mmHg nhiệt độ 00C)? Giải: Trạng thái 1: Khối khí đkc p0 = 760mmHg  T0 = C +273 = 273 K V =?  Trạng thái 2: Khối khí đk PTN p = 750mmHg  T = 27 C +273 =300 K V = 40cm3  Áp dụng PTTT KLT: p0 V0 p.V p.V T0 = ⇔ V0 = T0 T T p0 => V0 = 750.40.273 = 36(cm3 ) 300.760 Vậy: thể tích lượng khí điều kiện chuẩn V0 = 36cm3 Bài 2: (8/166 SGKCB): Tính khối lượng riêng khơng khí đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3140m, biết lên cao 10m áp suất khí giảm 1mmHg nhiệt độ đỉnh núi 20C Khối lượng riêng khơng khí điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 760mmHg nhiệt độ 00C) 1,29kg/m3 Giải: Mỗi lên cao 10m áp suất khí giảm 1mmHg Tại đỉnh núi cao 3140m áp suất giảm: ∆p = 3140 = 314 mmHg 10 Trạng thái 1: Khối khí chân núi  p = 760mmHg   T0 = C +273 = 273K  m ρ0 =1, 29kg / m3 ;V0 = ρ0   Trạng thái 2: Khối khí đỉnh núi  p = p0 −∆p = 446mmHg   T = C +273 = 275 K  m V = ; ρ =? ρ   Áp dụng PTTT KLT: p pV p0V0 p = ⇔ = T T0 T ρ T0 ρ0 ⇔ρ= pT0 ρ0 446.273.1, 29 = = 0, 75(kg / m3 ) p0T 760.275 Vậy khối lượng riêng khơng khí đỉnh núi 0,75 kg/m3 Chú ý: ba thông số (p, V, T) khơng đổi ta áp dụng đẳng q trình để tìm thơng số lại Bài 3: Một xilanh đặt thẳng đứng, diện tích tiết diện S = 100cm 2, chứa khơng khí nhiệt độ t = 270C Ban đầu xilanh đậy pittông cách đáy h = 50cm Pittơng trượt khơng ma sát dọc theo mặt xilanh Đặt lên pittông cân có trọng lượng P = 500N Pittơng dịch chuyển xuống đoạn l = 10cm dừng lại Tính nhiệt độ khí xilanh sau pittơng dừng lại Biết áp suất khí p0 = 105 N/m2 Bỏ qua khối lượng pittông Giải: Trạng thái 1: Trạng thái 2: Khí xilanh lúc ban đầu Khí xilanh sau đặt cân  p1 = p0  T1 = 27 C + 273 = 300 K V = S h  TT1 P  p = p +  S   T =t C +273 = ? V = S (h −l )    TT2 Ban đầu pittơng cân bằng, áp suất khí xilanh áp suất khí quyển, suy p = p0 Khi đặt cân lên pittông pittông lại cân bằng, áp suất khí xilanh tổng áp suất khí áp lực cân gây ra, suy ra: p2 = p0 + P S Áp dụng phương trình trạng thái, ta có: p S h p1.V1 p2 V2 = ⇔ = T1 T2 T1 ⇒ T2 = ( p0 + ( p0 + P ) S (h − l ) S T2 P 500 )(h − l )T1 (105 + )(0,5 − 0,1)300 −4 S 100.10 = 360(K) = p0 h 105.0,5 ⇒ t2 = T2 – 273 = 360 – 273 = 87(0C) Vậy nhiệt độ khối khí T2 = 360 K hay 87 0C Chú ý: ba thông số (p, V, T) khơng đổi ta áp dụng đẳng q trình để tìm thơng số cịn lại Bài 4: (31.7/71 SBTCB) Một bóng thám khơng chế tạo để tăng bán kính lên tới 10m bay tầng khí có áp suất 0,03atm nhiệt độ 200K Hỏi bán kímh bóng bơm, biết bóng bơm khí áp suất atm nhiệt độ 300K ? Giải: Trạng thái 1: Trạng thái 2: Khí bóng bơm Khí bóng bay tầng khí   p1 = 1atm  T1 = 300 K  V1 = π R13 ;   p2 = 0, 03atm  T2 = 200 K  V2 = πR23 ;  R1 = ? R2 =10m Áp dụng phương trình trạng thái, ta có: p1V1 p2V2 = T1 T2 pVT ⇒ V1 = 2 ⇒ π R13 = p1T2 ⇒ R13 = R23 p2 π R23 T1 p1T2 p2T1 0, 03.300 = 103 = 45 p1T2 1.200 ⇒ R1 ≈ 3,56m Bài 5: Một bình thép dung tích 62 lít chứa khí hiđrơ áp suất 4,5MPa nhiệt độ 27 0C Dùng bình bơm bóng bay, dung tích bóng 8,52 lít, áp suất 1,05.105 Pa? Nhiệt độ khí bóng bay 130C Giải: Gọi n số bóng bay, thể tích khí chứa n bóng V = n.V0 Trạng thái 1: Trạng thái 2:  p1 = 4, 5MPa = 4, 5.105 Pa  T1 = 27 C + 273 = 300 K V = 62lit  p2 =1, 05.105 Pa  T2 =13 C +273 = 286 K V =V +V =V +nV ; V0 =8, 52lit 1  Áp dụng phương trình trạng thái: p1.V1 p2 V2 = T1 T2 ⇔ V2 = p1.V1.T2 45.105.62.286 = ≈ 2533(lit ) p2 T1 1, 05.105.300 Vậy số bóng bơm là: n= V2 − V1 2533 − 62 = = 290 (quả) V0 8,52 Bài tập luyện tập: Bài 1: (29.6/66 SBTCB): Một lượng khí nhiệt độ 180C tích m3 áp suất atm Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5 atm Tính thể tích khí nén ĐS: 0,286m3 Bài 2: (29.7/66SBTCB) : Người ta điều chế khí hiđrơ chứa vào bình lớn áp suất atm, nhiệt độ 200C Tính thể tích khí phải lấy từ bình lớn để nạp vào bình nhỏ thể tích 20 lít áp suất 25 atm Coi nhiệt độ khơng đổi ĐS: 500lít Bài 3: Khí nén đẳng nhiệt từ thể tích l đến thể tích 4l, áp suất khí tăng thêm 0,75atm Tìm áp suất ban đầu khí ĐS:1,5atm Bài 4: Dùng ống bơm để bơm khơng khí áp suất p = 10 N/m vào bóng cao su tích 31 (xem khơng đổi) Bơm có chiều cao h = 50cm, đường kính d = 4cm Cần phải bơm lần để khơng khí bóng có áp suất p = 3.10 N/m khi: a Trước bơm, bóng khơng có khơng khí b Trước bơm, bóng có khơng khí áp suất p1 = 1,3.105N/m2 Cho nhiệt độ không thay đổi bơm ĐS: a 14 lần b lần Bài 5: Nếu áp suất lượng khí biến đổi 2.10 N/m thể tích biến đổi 3l Nếu áp suất biến đổi 5.105N/m2 thể tích biến đổi 5l Tìm áp suất thể tích ban đầu khí, cho nhiệt độ khơng đổi ĐS: 4.105N/m2; 9lít Bài 6: Một ống nhỏ dài, tiết diện đều, đầu kín Lúc đầu ống có cột khơng khí dài l = 20cm ngân với bên cột thuỷ ngân d = 15cm ống đứng thẳng, miệng Cho áp xuất khí p0 = 75cmHg Tìm chiều cao cột khơng khí khi: a ống thẳng đứng, miệng b ống nghiêng góc α = 300 với phương ngang, miệng c ống đặt nằm ngang ĐS: a 30cm; b 21,8cm; c 24,5cm Bài 7: Một bình kín chứa lượng khí nhiệt độ 30 C, áp suất 2bar Hỏi phải tăng nhiệt độ lên tới độ để áp suất tăng gấp đôi? ĐS: T2 = 2T1 = 606K hay t2 = 3330C Bài 8: (30.6/69 SBTCB) Một bình kín chứa khí ơxi nhiệt độ 20 0C áp suất 105 Pa Nếu đem bình phơi nắng nhiệt độ 400C áp suất bình bao nhiêu? ĐS: 1,068.105Pa Bài 9: (30.8/69 SBTCB) Một bình thuỷ tính kín chịu nhiệt chứa khơng khí điều kiện chuẩn Nung nóng bình lên tới 2000C Áp suất khơng khí bình bao nhiêu? Coi nở nhiệt bình khơng đáng kể ĐS: 1,755.105Pa Bài 10: Áp suất khí trơ bóng đèn tăng lần đèn sáng nhiệt độ nhiệt độ đèn tắt 25oC, sáng 323oC ? ĐS: 2lần Bài 11: 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 Bài 12: Một bóng đèn điện chứa khí trơ nhiệt độ t = 27oC áp suất p1, bóng đèn sáng, nhiệt độ khí bóng t = 150oC có áp suất p2 = 1atm Tính áp suất ban đầu p1 khí bóng đèn chưa sáng ĐS:1,41atm Bài 13: Một khối khí đem dãn nở đẳng áp từ nhiệt độ t = 320C đến nhiệt độ t2 = 1170C, thể tích khối khí tăng thêm 1,7 lít Tìm tích khối khí trước sau giãn nở ĐS: 6,1 lít; 7,8 lít Bài 14: Đun nóng lượng khơng khí điều kiện đẳng áp nhiệt độ tăng thêm K, cịn thể tích tăng thêm 1% so với thể tích ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu khí? ĐS: 270C Bài 15: Một bình cầu chứa khơng khí ngăn với bên giọt thủy ngân ống nằm ngang Ống có tiết diện S = 0,1cm Ở 270C giọt thủy ngân cách mặt bình cầu l1 = 5cm Ở 320C giọt thủy ngân cách mặt bình cầu l2 = 10cm Tính thể tích bình cầu, bỏ qua dãn nở bình ĐS: 29,5 cm3 Bài 16: Một lượng khí đựng xi lanh đậy kín pittơng Pittơng chuyển động tự Lúc đầu lượng khí có nhiệt độ 20 0C đo thể tích khí 12 lít Đưa xi lanh đến nơi có nhiệt độ 70 0C, khí nở đẩy pittơng lên Thể tích lượng khí xi lanh lúc bao nhiêu? ĐS: 14 lít Bài 17: (31.6/ 71 SBTCB) Một lượng khí đựng xilanh có pittơng chuyển động Các thơng số trạng thái lượng khí : atm , 15 lít , 300 K Khi pittơng nén khí, áp suất khí tăng lên tới 3,5 atm; thể tích giảm cịn 12 lít Xác định nhiệt độ khí nén ĐS: 420K Bài 18: (31.8/ 71 SBTCB) Tính khối lượng riêng khơng khí 100 0C áp suất 2.105 Pa Biết khối lượng riêng khơng khí 00C 1,01.105 Pa 1,29.kg/m3 ĐS: 1,85 kg/m3 Bài 19: (31.12/71 SBTCB) Một xilanh có pittơng cách nhiệt nằm ngang Pittơng vị trí chia xilanh thành hai phần nhau, chiều dài phần 30 cm Mỗi phần chứa lượng khí nhiệt độ 17oC áp suất atm Muốn pittông dịch chuyển cm phải đun nóng khí phần lên thêm bao nhiêu? Áp suất cuả khí pittơng dịch chuyển bao nhiêu? ĐS: 41,4 K; 2,14atm Bài 20: Nén 10 lít khí nhiệt độ 270C thể tích cịn lít nhiệt độ 600C áp suất khí tăng lên lần? ĐS: 2,8 lần C.KẾT LUẬN: Với nội dung đề tài “ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG GIẢI BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ” tơi mong giúp cho em học sinh khối lớp 10 giảm bớt khó khăn việc giải tốn Vật Lí chất khí như: khơng hiểu rõ tượng, khơng tìm hướng giải vần đề, không áp dụng lý thuyết vào việc giải tập, không kết hợp kiến thức phần riêng rẽ vào giải toán tổng hợp Vì vậy, việc rèn luyện cho học sinh biết cách giải tập cách khoa học, đảm bảo đến kết cách xác việc cần thiết, khơng giúp cho học sinh nắm vững kiến thức mà rèn luyện kỹ suy luận logic, học làm việc cách có kế hoạch có hiệu cao Và điều quan trọng là: - Cần khéo léo vận dụng yêu cầu đưa làm tập - Cần xây dựng cho thân thói quen tư khoa học, độc lập, lĩnh hội kiến thức cách logic, từ dễ đến khó, từ khái quát đến chi tiết - Đặc biệt nên giải tập cơng thức trước, sau thay số để tìm kết tốn sau Khi vận dụng chuyên đề để giảng dạy cho học sinh lớp 10A, thấy em tự tin việc giải toán chương chất khí Sau đưa cách phân loại cách giải trên, kết khảo sát thống kê cho thấy: Trước áp dụng chuyên đề: Lớp 10A % HS giải 10% % HS lúng túng 20% % HS giải 70% Sau áp dụng chuyên đề: Lớp 10A % HS giải 78% % HS cịn lúng túng 12% % HS khơng biết giải 5% D ĐỀ NGHỊ : Trong trình dạy học, học sinh phải đương đầu với thách thức, phải tự nâng cao lực phát huy trí tưởng tượng họ phải xem xét vấn đề theo quan điểm khác Chính qua học sinh rèn luyện kỹ tư Qua hai năm thực nghiệm, phương pháp có tác dụng tích cực Tuy nhiên, tơi gặp số khó khăn sau: - Sĩ số lớp đơng gây khó khăn cho việc tổ chức hoạt động Theo chúng tơi, cần có hợp tác nghiên cứu môn học ''gần nhau'' cần thay đổi quan niệm đánh giá nay, cần trân trọng chấp nhận suy nghĩ, phân tích, giải thích phát học sinh Điều quan trọng người học học mà học - Chương trình dạy học cứng với quy định chặt chẽ thời lượng học Do thời gian hạn hẹp kinh nghiệm thân hạn chế nên chắn viết cịn có thiếu sót định, dạng tập đưa chưa tổng quát kiến thức, đề cập đến số vấn đề chủ yếu sách giáo khoa chương trình vật lí 10 Vì vậy, tơi mong nhận nhiều ý kiến đóng góp q thầy để đề tài áp dụng cách hiệu quả, giúp q trình dạy học thầy trị ngày hoàn thiện NGƯỜI THỰC HIỆN (Ký tên ghi rõ họ tên) Dương Lệ Thủy E TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Vật Lí 10 Cơ – Lương Dun Bình, Nguyễn Xn Chi, Tơ Giang, Trần Chí Minh, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh – Nhà xuất GD – Năm xuất 2006 Sách giáo khoa Vật Lí 10 Nâng cao – Nguyễn Thế Khôi, Phạm Quý Tư, Lê Trọng Tường, Lương Tất Đạt, Lê Chân Hùng, nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng Tuân – Nhà xuất GD – Năm xuất 2006 Bài tập vật lí 10 Cơ – Lương Dun Bình, Nguyễn Xn Chi, Tơ Giang, Vũ Quang, Bùi Gia Thịnh – Nhà xuất GD – Năm xuất 2006 Bài tập vật lí 10 Nâng cao – Lê Trọng Tường, Lương Tất Đạt, Lê Chân Hùng, Phạm Đình Thiết, Bùi Trọng Tuân – Nhà xuất GD – Năm xuất 2006 Sách giáo khoa Vật Lí 10 – Dương Trọng Bái, Tơ Giang, Nguyễn Đức Thâm, Bùi Gia Thịnh – Nhà xuất GD – Năm xuất 1998 Giải toán Vật lí 10 (tập 2) – Bùi Quang Hân, Trần Văn Bồi, Phạm Ngọc Tiến, Nguyễn Thành Tương – Nhà xuất GD – Năm xuất 1999 450 tập vật lý lớp 10 – Vũ Thanh Khiết, Trương Thọ Lương, Phan Văn Hoàng – Nhà xuất Đà Nẵng – Năm xuất 2000 F MỤC LỤC A MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Đối tượng nghiên cứu II Phạm vi nghiên cứu IV Phương pháp nghiên cứu B NỘI DUNG I Cơ sở lý luận 3-5 II Cơ sở thực tiễn .6 III Nội dung vấn đề 6-18 C KẾT LUẬN 18-19 D KIẾN NGHỊ .19 E TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 F MỤC LỤC 21