GIẢI NHANH các bài tập CHẤT KHÍ BẰNG sơ đồ BIẾN đổi TRẠNG THÁI CHẤT KHÍ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG TRIỆU SƠN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM GIẢI NHANH CÁC BÀI TẬP CHẤT KHÍ BẰNG SƠ ĐỒ BIẾN ĐỔI TRẠNG THÁI CHẤT KHÍ Người thực hiện: Lê Hồng Loan Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực (mơn): Vật Lí MỤC LỤC Nội THANH HỐ NĂM 2021 Nội dung T r a n g MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm NỘI DUNG CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 2.3 Biện pháp tổ chức thực 2.3.1 Phương pháp giải tập vật lí 2.3.2 Giải tốn vận dụng định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt 2.3.3 Giải toán vận dụng định luật Sác-lơ 2.3.4 Giải toán vận dụng mối liên hệ thể tích nhiệt độ tuyệt đối nhiệt độ khơng đổi 2.3.5 Giải tốn vận dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng 2.3.6 Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot, định luật Sác-lơ, để giải toán tổng hợp 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm 2.4.1 Phương pháp kiểm nghiệm 2.4.2 Kết kiểm nghiệm KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận 3.2 Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 1 1 2 2 3 12 16 16 16 17 17 17 MỞ ĐẦU 1.1 Lí chọn đề tài Vật lí mơn khoa học tự nhiên, địi hỏi người học phải nắm bắt chất tượng, đồng thời vật lí mơn khoa học thực nghiệm Do cần phải giải tốn để xử lí số liệu cụ thể tốn học cơng cụ khơng thể thiếu, ứng dụng hữu ích để giải tập vật lí Trong học vật lí, người học phải hiểu nắm sâu sắc tượng vật lí Từ vận dụng tượng vật lí vào giải thích tượng xung quanh Tuy nhiên giải thích tượng tự nhiên chưa đủ, cần phải đưa vào thực tiễn, phải biết vận dụng kiến thức toán học học để giải tốn liên quan Khi học mơn khoa học đặc biệt mơn vật lí cần phải tập rèn luyện kĩ tư lôgic, đồng thời thừa kế phát triển kiến thức liên quan từ lớp nhỏ đến lớp lớn, từ kiến thức đến kiến thức nâng cao, từ dễ đến khó [1] Trong trình giảng dạy vật lí trường THPT Triệu Sơn nhận thấy nhiều học sinh chưa biết sử dụng sơ đồ biến đổi trạng thái khí để giải tập Đặc biệt em học sinh có học lực trung bình trung bình Các em cịn khó khăn việc giải tập cụ thể đặc biệt việc tóm tắt tập Các em chưa phân biệt tốn đại lượng cho, đại lượng cần tìm quan trọng xác định nên dùng công thức nào, định luật để tính tốn Với lí tơi đúc rút viết đề tài: “ Giải nhanh tập chất khí sơ đồ biến đổi trạng thái chất khí” nhằm giúp cho học sinh giải vấn đề dễ dàng hơn, hiệu 1.2 Mục đích nghiên cứu - Qua đề tài này, giúp học sinh biết cách tóm tắt tốn chất khí Từ tóm tắt tốn, học sinh biết q trình biến đổi khí trình nào? Sẽ áp dụng định luật nào, phương trình để giải tốn - Giúp cho học sinh có hệ thống tập chất khí có chất lượng, đặc biệt học sinh có học lực trung bình, trung bình 1.3 Đối tượng nghiên cứu + Phương pháp giải tập chất khí vật lí lớp 10 THPT sở sử dụng định luật, phương trình chất khí học như: Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, định luật Sác-lơ, phương trình trạng thái khí lý tưởng + Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi hiệu đề tài 1.4 Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứu xây dựng dựa sở lí thuyết + Phương pháp nghiên cứu điều tra khảo sát thực tế, thu thập thông tin + Phương pháp thống kê, xử lí số liệu 1.5 Những điểm sáng kiến Đề tài giúp giáo viên học sinh cải tiến điều chỉnh kịp thời hoạt động dạy hoạt động học sở nắm vững nội dung phương pháp giải tập theo sơ đồ biến đổi trạng thái khí Từ định hướng, kích thích học sinh đam mê, hứng thú học tốt mơn Vật lí NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm Đề tài sử dụng sơ đồ biến đổi trạng thái chất khí để giải tốn liên quan đến chất khí thực chất khơng xa lạ với học sinh Nhưng để nắm rõ cách làm khơng đơn giản cách nhiều học sinh thường khơng ý đến chí thầy cô nhiều không ý Đồng thời để giải tốn cụ thể cần phải nắm rõ kiện tốn Đặc biệt tốn chương chất khí Do học sinh nắm vững nội dung đề tài góp phần nâng cao chất lượng học tập học sinh nâng cao chất lượng môn học 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm Trong trình dạy học vật lí trường THPT Triệu Sơn tơi nhận thấy rằng, nhiều học sinh chưa nắm bắt cách làm cách thấu đáo, dù thầy tận tụy cơng việc Nhiều học sinh, đặc biệt học sinh có học lực trung bình trở xuống lại khó nắm bắt Một tập vật lí đưa em nắm thơng số có, thơng số cần tìm làm cần phải áp dụng công thức nào, định luật Đặc biệt giải tập chất khí, áp dụng định luật chất khí, phương trình chất khí, em hay nhầm lẫn đại lượng Ngồi với tốn cụ thể cho em chưa nắm rõ chí có em cịn khơng biết nên áp dụng cơng thức định luật nào, phương trình chất khí Ngồi với tập chất khí, nhiều học sinh cịn nhầm lẫn nhiệt độ Cenxiut nhiệt độ Ken-vin dẫn đến kết toán sai Qua thực tế cho thấy, học sinh lớp 10 năm học 2018 – 2019 chưa vận dụng đề tài vào giảng dạy, chất lượng qua kiểm tra thử để nắm lại chất lượng học sinh đạt kết là: Lớp Vận dụng tốt Biết vận dung Không biết vận dụng 10A6 10% 35% 55% 10A7 5% 30% 65% Nguyên nhân: - Một số học sinh chưa nắm phương pháp giải hợp lý - Học sinh chưa nắm rõ qui tắc cách tiếp cận toán - Học sinh cịn nhầm lẫn đẳng q trình tương ứng với cách áp dụng định luật vào giải toán 2.3 Các giải pháp sử dụng để giải vấn đề Qua trình giảng dạy, thân thu số kinh nghiệm như: thấy sai lầm, khó khăn học sinh thực giải toán cần vận dụng định luật bảo tồn tốn va chạm Vì tơi tổ chức cho học sinh hình thành kỹ giải số tập cần vận dụng định luật bảo tồn làm nhiều cách khác để tạo hứng thú học tập cho học sinh, phát triển lực tư rèn luyện kĩ vận dụng kiến thức học vào thực tiễn Để đạt điều trước tiên phải cho học sinh nắm phương pháp giải 2.3.1 Phương pháp giải tập vật lí [2] Phương pháp giải tập vật lí phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nội dung tập, trình độ học sinh, mục đính yêu cầu đặt ra, đa số tập giải ta chia thành bước sau: Bước 1: Đọc kỹ đầu (đặc biệt thuật ngữ mới), nắm kiện tập cho ẩn số phải tìm (dùng kí hiệu hình vẽ để tóm tắt tập) Bước 2: Phân tích nội dung tập, làm rõ chất Vật lí tượng mơ tả tập (Bài tập định tính hay định lượng? Bài tập thực nghiệm hay đồ thị? Hiện tượng vật lí nào? Ở trạng thái ổn định hay biến đổi? Mối quan hệ tượng, đại lượng biết chưa biết biểu kiến thức học? ) Bước 3: Xác định phương pháp giải tập (sử dụng phương pháp phân tích hay phương pháp tổng hợp?) + Phương pháp phân tích: Chia làm nhiều giai đoạn để giải hệ thống tập đơn giản Trong đó, tập đơn giản phải tìm định luật hay cơng thức để trả lời trực tiếp cho câu hỏi đầu tập cho Còn việc giải tập nhỏ sáng tỏ phần chưa biết để cuối công thức tập nhỏ chứa ẩn số phải tìm số liệu biết + Phương pháp tổng hợp: Phương pháp khơng ẩn số phải tìm mà yếu tố cho điều kiện tập gỡ dần tìm ẩn số tập Bước 4: Kiểm tra lời giải biện luận (trình bày giải kiểm tra tính đắn lời giải) 2.3.2 Giải toán vận dụng định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt [3] * Định luật: Trong q trình đẳng nhiệt lượng khí định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích * Biểu thức: pV = số * Hệ quả: p1V1 = p2V2 = Phương pháp: Với bái toán cho, sử dụng phương pháp sau: T = hs Trạng thái  → Trạng thái  p1 = ?  V1 = ?  p2 = ?  V2 = ? Bài 1: Một xi lanh chứa 150cm khí áp suất 3.10 Pa Pit-tơng nén khí xilanh xuống cịn 100cm3 Tính áp suất khí xilanh lúc này, coi nhiệt độ không đổi Phân tích: + Trong tốn này, với kiện cho học sinh khó khăn việc vận dụng định luật để giải, đồng thời trạng thái lại không nắm rõ thông số thuộc trạng thái nào? + Nhưng với cách giải sau học sinh dễ dàng biết trạng thái có thơng số nào, đồng thời nhận biết rõ toán áp dụng định luật dựa vào biết thông số trạng thái không đổi Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí T =h/ s Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 3.10 Pa  V1 = 150cm  p2 = ?  V2 = 100cm Vì trình đẳng nhiệt nên ta áp dụng phương trình định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt cho trình biến đổi hai trạng thái p1V1 = p2V2 ⇒ p2 = p1 V1 100 = 3.105 = 2.105 Pa V2 150 + Với phương pháp học sinh nhìn thấy trạng thái biết áp suất thể tích, trạng thái biết thể tích cần tìm thơng số áp suất Đồng thời nhìn thấy rõ thơng số trạng thái khơng biến đổi nhiệt độ để từ áp dụng định luật phù hợp với toán định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ot Bài 2: Một lượng khí xác định tích 20 (l), áp suất atm Muốn đưa khí áp suất atm điều kiện nhiệt độ khơng đổi thể tích khí bao nhiêu? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí T =h/ s Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 2tm  V1 = 20l  p2 = 1atm  V2 = ? Vì trình đẳng nhiệt nên ta áp dụng phương trình định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt cho q trình biến đổi hai trạng thái p1V1 = p2V2 ⇒ V2 = V1 p1 = 20 = 40(l ) p2 + Với phương pháp học sinh nhìn thấy trạng thái biết áp suất thể tích, trạng thái biết áp suất cần tìm thơng số thể tích Đồng thời nhìn thấy rõ thông số trạng thái không biến đổi nhiệt độ để từ áp dụng định luật phù hợp với tốn định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ot Bài tập tự luyện: Bài 3: Bơm khơng khí có áp suất 1atm vào bóng có dung tích bóng khơng đổi 2,5(l) Mỗi lần bơm ta đưa 125cm khơng khí vào bóng Tính áp suất bên bóng sau 12 lần bơm Biết trước bơm bóng chứa khơng khí 1atm nhiệt độ khơng đổi Bài 4: Một bình có dung tích 10(l) chứa chất khí áp suất 30atm Coi nhiệt độ khí khơng đổi Tính thể tích khí mở nút bình? Bài 5: Khí nén đẳng nhiệt từ thể tích 10 (l) đến thể tích 4(l) áp suất khí tăng thêm 1,2atm Tính áp suất ban đầu khí? Trắc Nghiệm Câu Biểu thức sau định luật Bôilo-Mari ốt? A p1V2 = p2V1 B, V1 V2 = p1 p2 C p1 V2 = V1 p2 D p1.V1 = p2 V2 Câu Khi nhiệt độ khơng đổi, khối lượng riêng chất khí phụ thuộc vào áp suất khí theo hệ thức sau đây? A p1D2 = p2D1 B p1D1 = p2D C D: P D pD = const Trong ống nhỏ dài, đầu kín, đầu hở, tiết diện đều, ban đầu đặt ống thẳng đứng miệng ống hướng lên, ống phía đáy có cột khơng khí dài 40 cm ngăn cách với bên cột thủy h ngân dài h = 14 cm Áp suất khí 76cmHg nhiệt độ khơng p1 l đổi Tính chiều cao cột khơng khí ống trường hợp V1 Dùng kiện hiair câu 3; 4; 5; Câu Ống thẳng đứng miệng A 58,065 ( cm ) B, 68,072 ( cm ) C 72 ( cm ) D 54,065 ( cm ) Câu Ống đặt nghiêng góc 300 so với phương ngang, miệng A 58,065 ( cm ) B, 43,373 ( cm ) C 72 ( cm ) D 54,065 ( cm ) Câu Ống đặt nghiêng góc 300 so với phương ngang, miệng A 58,065 ( cm ) B, 43,373 ( cm ) C 52,174 ( cm ) D 54,065 ( cm ) Câu Ống đặt nằm ngang A 58,065 ( cm ) B 43,373 ( cm ) C 52,174 ( cm ) D 47,368 ( cm ) Câu Hệ thức sau không phù hợp với định luật Bôilơ- Mariot? A p1V1 = p2V2 B p : V C v : p D p: v Câu Qủa bóng có dung tích 2l bị xẹp Dùng ống bơm lần đẩy 40 cm3 khơng khí áp suất atm vào bóng Sau 40 lần bơm , áp suất khí bóng là? Coi nhiệt độ khơng đổi trình bơm A 1,25atm B 1,5at m C 2atm D 2,5atm Câu Một bình tích 5,6l chứa 0,5 mol C Áp suất khí bình là? A atm B atm C atm D atm Câu 10 Khí nén đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến lít, áp suất khí tăng thêm 0,5atm Áp suất ban đầu khí giá trị sau đây? A 1,5 atm B.0,5 atm C atm D.0,75atm Câu 11.Đường sau khơng biểu diễn q trình đẳng nhiệt? P O T A V T B P P V V Câu 12 Một C bóng da có dung tích 2,5 lít D chứa khơng khí áp suất 10 Pa Người ta bơm khơng khí áp suất 105 Pa vào bóng.Mỗi lần bơm 125 cm3 khơng khí Hỏi áp suất khơng khí bóng sau 20 lần bơm? Biết thời gian bơm nhiệt độ khơng khí khơng đổi A 2.105 Pa B.105 Pa C 0,5.105 Pa D 3.105 Pa Câu 13 Cho lương khí giãn đẳng nhiệt từ thể tích từ lít đến lít, ban đầu áp suất khí 8.105 Pa Thì áp suất khí tăng hay giảm ? A Tăng 6.105 Pa B Tăng 106 Pa C Giảm 6.105 Pa D Giảm 106 Pa Câu 14 Khí q trình biến đổi đẳng nhiệt , thể tiichs ban đầu 2dm3 , áp suất biến đổi từ 1,5atm đến 0,75atm Thì độ biến thiên thể tích chất khí A.Tăng dm3 B Tăng dm3 C Giảm dm3 D Giảm dm3 2.3.3 Giải toán vận dụng định luật Sác-lơ [3] * Định luật: Trong trình đẳng tích lượng khí định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p =h/s T p1 p2 * Hệ quả: T = T = * Biểu thức: Phương pháp: Với bái toán cho, sử dụng phương pháp sau: V = hs Trạng thái  → Trạng thái  p1 = ?  T1 = 273 + t1  p2 = ?  T2 = 273 + t2 Bài 1: Một bình chứa lượng khí nhiệt độ 27 0C áp suất atm Hỏi phải tăng nhiệt độ lên để áp suất khí atm? * Phân tích: + Trong toán này, với kiện cho học sinh khó khăn việc vận dụng định luật để giải, đồng thời trạng thái lại không nắm rõ thông số thuộc trạng thái nào? + Nhưng với cách giải sau học sinh dễ dàng biết trạng thái có thơng số nào, đồng thời nhận biết rõ toán áp dụng định luật dựa vào biết thông số trạng thái không đổi Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí V = h/ s Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 2tm  T1 = 27 + 273 = 300 K  p2 = 5atm  T2 = ? Vì q trình đẳng tích nên ta áp dụng phương trình định luật Sác-lơ cho trình biến đổi hai trạng thái: p1 p2 V2 Ta có: T = T ⇒ T2 = T1 V = 300 = 750 K => t2 = 4770C + Với phương pháp học sinh nhìn thấy trạng thái biết áp suất nhiệt độ tuyệt đối (chú ý phải đổi nhiệt đối áp dụng công thức trên), trạng thái biết áp suất cần tìm thơng số nhiệt độ tuyệt đối Đồng thời nhìn thấy rõ thơng số trạng thái khơng biến đổi thể tích để từ áp dụng định luật phù hợp với toán định luật Sác-lơ Bài 2: Một lốp ôtô chứa khơng khí có áp suất 5atm nhiệt độ 27 C Khi xe chạy nhanh, lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ khơng khí lốp tăng lên đến 470C Tính áp suất khơng khí lốp xe lúc này? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí V = h/ s Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 5tm  T1 = 27 + 273 = 300 K  p2 = ?  T2 = 47 + 273 = 320 K Vì q trình đẳng tích nên ta áp dụng phương trình định luật Sác-lơ cho trình biến đổi hai trạng thái: p1 p2 T2 320 Ta có: T = T ⇒ p2 = p1 T = 300 ≈ 5,33atm + Với phương pháp học sinh nhìn thấy trạng thái biết áp suất nhiệt độ tuyệt đối (chú ý phải đổi nhiệt đối áp dụng công thức trên), trạng thái biết nhiệt độ tuyệt đối cần tìm thơng số áp suất Đồng thời nhìn thấy rõ thơng số trạng thái khơng biến đổi thể tích để từ áp dụng định luật phù hợp với toán định luật Sác-lơ Bài tập tự luyện Bài 3: Một lượng khí 00C có áp suất 700mmHg Nếu đun nóng đẳng tích khí đến nhiệt độ 470C áp suất khí lúc bao nhiêu? Bài 4: Một bình kín dung tích 15(l) có áp suất atm, nhiệt độ 27 0C Nung nóng bình để áp suất khí bình 5atm nhiệt độ khí lúc bao nhiêu? Trắc Nghiệm Câu 1.Biểu thức sau phù hợp với đimhj luật Sac-lơ? p1 p3 p1 T2 V A = const B = C p : t D = p2 T1 T1 T3 T Câu Một khối khí đựng bình kín 27 C có áp suất 2atm Áp suất khí bình ta đun nống đến 870C ? A atm B 2,2 atm C 2,4 atm D 2,6 atm Câu Cho chiết bình kín tích khơng đổi Khi đun nóng khí bình kín thêm 10 C áp suất khí tăng thêm 1/360 áp suất ban đầu Xác định nhiệt độ ban đầu khí ? A 870 C B 3600 C C 17K D 87K Câu Nồi áp suất có van lỗ trịn có diện tích 1cm ln áp chặt lị xo có độ cứng 1300( N / m) bị nén 1cm Ban đầu áp suất khí 10 ( N / m ) nhiệt độ 270C Hỏi để van mở phải đun đến nhiệt độ ? A 1170C B 3900 C C 170C D 870C Câu 5.Trong điều kiện thể tích khơng đổi, chất khí có nhiệt độ ban đầu 270 C , áp st p0 cần đun nóng chất khí lên độ để áp suất tăng lên lần A 327K B.150K C 3270 C D 6000 C Câu Trong điều kiện thể tích khơng đổi, chất khí có nhiệt độ thay đổi 270 C đến 1270 C , áp suất lúc đầu 3atm độ biến thiên áp suất: A Giảm atm B Giảm atm C Tăng atm D.Tăng atm Câu Trong điều kiện thể tích khơng đổi, chất khí có nhiệt độ ban đầu 17 C, áp suất thay đổi từ 2atm đến 8atm độ biến thiên nhiệt độ: A.11430 C B.11600 C C 9040 C D 8700 C Câu 8.Hiện tượng sau có liên quan đến dịnh luật Chasles: A Đun nóng khí xilanh hở B Đun nóng khí xilanh kín C.Thổi khơng khí vào bóng bay D bóng bàn bị bẹp nhúng vào nước nóng, phồng lên cũ 2.3.4 Giải toán áp dung mối liên hệ thể tích nhiệt độ tuyệt đối áp suất không đổi [3] Với bái toán cho, sử dụng phương pháp sau: p = hs  → Trạng thái Trạng thái V1 = ?  T1 = 273 + t1 V2 = ?  T2 = 273 + t2 Bài 1: Một lượng khí tích 10(l) nhiệt độ 17 0C, cho khí dãn nở đẳng áp đến thể tích 15(l) nhiệt độ khí bao nhiêu? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí p = h/ s  → Trạng thái Trạng thái V1 = 10l  T1 = 17 + 273 = 290 K V2 = 15l  T2 = ? Vì áp suất khí khơng đổ nên ta áp dụng mối liên hệ thể tích nhiệt độ áp suất không đổi V1 V2 V 15 = ⇒ T2 = T1 = 290 = 435 K => t2 = 1620C T1 T2 V1 10 + Với phương pháp học sinh nhìn thấy trạng thái biết thể tích nhiệt độ tuyệt đối (chú ý phải đổi nhiệt đối áp dụng cơng thức trên), trạng thái biết thể tích phải tính nhiệt độ tuyệt đối Đồng thời nhìn thấy rõ thông số trạng thái không biến đổi áp suất để từ áp dụng định luật phù hợp với toán định luật Gay-luy-xac Bài 2: Một khối khí tích 8(l), nhiệt độ 470C đun nóng đẳng áp khí đến nhiệt độ 1470C thể tích khí bao nhiêu? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí p = h/ s Trạng thái  → Trạng thái V1 = 8l  T1 = 47 + 273 = 320 K V2 = ?  T2 = 147 + 273 = 420 K Vì áp suất khí khơng đổ nên ta áp dụng mối liên hệ thể tích V V T 420 2 nhiệt độ áp suất khơng đổi ta có: T = T ⇒ V2 = V1 T = 320 = 10,5(l ) + Với phương pháp học sinh nhìn thấy trạng thái biết thể tích nhiệt độ tuyệt đối (chú ý phải đổi nhiệt đối áp dụng cơng thức trên), trạng thái biết nhiệt độ tuyệt đối phải tính thơng số thể tích Đồng thời nhìn thấy rõ thơng số trạng thái khơng biến đổi áp suất để từ áp dụng định luật phù hợp với toán định luật Gay-luy-xac Bài tập tự luyện Bài 3: Một lượng khí khơng đổi tích 6(l), nhiệt độ 20 0C Muốn lượng khí thể tích 10(l) mà áp suất khơng đổi nhiệt độ khí phải thay đổi nào, độ? Bài 4: Một xi lanh hình trụ chứa khối khí nhiệt độ 27 0C Đốt nóng khí si lanh đến nhiệt độ 470C pít-tơng phải dịch chuyển đoạn để áp suất khí khơng đổi? 2.3.5 Giải tốn vận dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng [3] pV =h/s T p1V1 p2V2 * Hệ quả: T = T = * Phương trình: Phương pháp: Với bái tốn cho, sử dụng phương pháp sau: Trạng thái  → Trạng thái  p1 = ?  V1 = ? T = 273 + t 1  p2 = ?  V2 = ? T = 273 + t  Bài 1: Một khối khí tích 10 (l), áp suất 5atm nhiệt độ 27 0C, đưa khối khí điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 1atm, nhiệt độ 0C) thể tích khối khí bao nhiêu? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí Trạng thái Trạng thái V1 = 10l   p1 = 5atm T = 27 + 273 = 300 K  V2 = ?   p2 = 1atm T = 273K  Vì tốn khơng có thơng số số nên áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng p1V1 p2V2 p T 273 = ⇒ V2 = V1 = 10 = 45,5(l ) T1 T2 p2 T1 300 NX: Trong toán rõ ràng học sinh nắm thông số trạng thái nhận thấy khơng có thông số trạng thái biến đổi nên áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng để thể tích trạng thái (2) Bài 2: Một bình khí có dung tích 20 (l), áp suất 2atm nhiệt độ 27 0C Người ta nén khí đến thể tích (l) áp suất khí 4atm Tìm nhiệt độ khí lúc này? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí Trạng thái Trạng thái V1 = 20l   p1 = 2atm T = 27 + 273 = 300 K  V2 = 4(l )   p2 = 4atm T = ?  Vì tốn khơng có thông số số nên áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng p1V1 p2V2 pV 4.4 = ⇒ T2 = T1 2 = 300 = 120 K => t2 = -1530C T1 T2 p1V1 2.20 NX: Trong toán rõ ràng học sinh nắm thông số trạng thái nhận thấy khơng có thơng số trạng thái biến đổi nên áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng để tìm nhiệt độ trạng thái (2) Bài 3: Một khối khí tích 10(l), áp suất 5atm nhiệt độ 127 0C Người ta làm lạnh khí nhiệt độ 270C đưa thể tích 8(l) áp suất khí lúc bao nhiêu? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí 10 Trạng thái Trạng thái V1 = 20l   p1 = 5atm T = 127 + 273 = 400 K  V2 = 8(l )   p2 = ? T = 27 + 273 = 300 K  Vì tốn khơng có thơng số số nên áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng p1V1 p2V2 VT 10.300 = ⇒ p2 = p1 = = 4, 6875atm T1 T2 V2T1 8.400 NX: Trong toán rõ ràng học sinh nắm thông số trạng thái nhận thấy khơng có thông số trạng thái biến đổi nên áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng để tìm áp suất trạng thái (2) Bài tập tự luyện Bài 4: Trong xi-lanh động đốt hỗn hợp khí áp suất atm, nhiệt độ 470C, tích 40dm3 Nén hỗn hợp khí đến thể tích 5dm 3, áp suất 15atm Tính nhiệt độ khí sau nén? Bài 5: Một lượng khí có áp suất 750mmHg, nhiệt độ 270C thể tích 7,7(l) Tìm thể tích khí điều kiện tiêu chuẩn (00C; 760mmHg) Bài 6: (Bài8 SGK trang 166 – Vật lí 10 bản) Tính khối lượng riêng khơng khí đỉnh núi phăng-xi-păng cao 3140m Biết lên cao thêm 10m áp suất khí giảm 1mmHg nhiệt độ đỉnh núi 0C Khối lượng riêng khơng khí điều kiện chuẩn (áp suất 760mmHg, nhiệt độ 00C) 1,29 kg/m3 Trắc Nghiệm Câu Ở 27 C thể tích lượng khí l Thể tích lượng khí nhiệt độ 1270C áp suất không đổi ? A ( l ) B ( l ) C ( l ) D ( l ) Câu Người ta nén 6lít khí nhiệt độ 27 C thể tích khí cịn 1lít, nén nhanh nên khí bị nóng lên đến 770C Khi áp suất khí tăng lên lần ? A lần B lần C lần D lần Câu Một cầu tích l , chứa khí 27 C có áp suất 2atm Người ta nung nóng cầu đến nhiệt độ 57 C đồng thời giảm thể tích cịn lại l Áp suất khí bóng lúc là? A 4,4 atm B 2,2 atm C atm D atm Câu Công thức sau không phù hợp với định luật Guy-Lussac? A V = const T   B V = V0 1 +  t÷ 273  C V : T D V1 V2 = T1 T2 Câu Công thức sau không phù hợp với phương trình trạng thái khí lí tưởng? p1V1 p2V2 PT PV = = const = const A B C pV : T D T1 T2 V T 11 Câu 6.Trong tượng sau đây, thơng số trạng thái lượng khí xác định thay đổi? A Khơng khí xi lanh nung nóng, dãn nở đầy pitong chuyển động B Khơng khí bóng bàn bị học sing dùng tay bóp bẹp C Khơng khí bị nung nóng bình đậy kín D Trong trường hợp Câu 7: Ở 170C thể tích lượng khí 2,5 lít Thể tích lượng khí nhiệt độ 2170C áp suất không đổi bao nhiêu? A 4, 224 ( l ) B 5,025 ( l ) C 2,361( l ) D 3,824 ( l ) Câu 8: Trong xi lanh động đốt có lít hỗn hợp khí áp áp suất atm nhiệt độ 270C Pittơng nén xuống làm cho thể tích hỗn hợp khí cịn 0,2 lít áp suất tăng lên tới 25 atm Tính nhiệt độ hỗn hợp khí nén A 77 C B 1020 C C 2170 C D 2770 C 2.3.6 Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot, định luật Sác-lơ, để giải toán tổng hợp [5];[6] Bài 1: Một khối khí tích 10(l), áp suất atm, nhiệt độ 27 0C Đun nóng đẳng tích lượng khí đến nhiệt độ 1270C, sau tiếp tục cho khí dãn nở đẳng nhiệt đến thể tích tăng gấp đơi Hãy tìm thơng số trạng thái trạng thái khí vẽ đồ thị (p,V) mơ tả q trình biến đổi đó? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí V =h / s T =h/ s →  → Trạng thái Trạng thái  Trạng thái V1 = 10l   p1 = 6atm T = 27 + 273 = 300 K  V3 = 2V2 = 20(l )   p3 = ? T = 400 K  V2 = V1 = 10(l )   p2 = ? T = 127 + 273 = 400 K  Dựa sơ đồ ta thấy trình khí biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) q trình đẳng tích nên áp dụng định luật Sác-lơ để tìm áp suất p2 p1 p2 T 400 = ⇒ p2 = p1 = = 8atm T1 T2 T1 300 Dựa sơ đồ ta thấy q trình khí biến đổi từ trạng thái (2) sang trạng thái (3) trình đẳng nhiệt nên áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot để tìm áp suất p3 p2V2 = p3V3 ⇒ p3 = p2 V2 10 =8 = 4atm V3 20 Vậy ta có: Trạng thái V =h / s  → Trạng thái T =h/ s  → Trạng thái 12 V1 = 10l   p1 = 6atm T = 27 + 273 = 300 K  V3 = 2V2 = 20(l )   p3 = 4atm T = 400 K  V2 = V1 = 10(l )   p2 = 8atm T = 127 + 273 = 400 K  Đồ thị: p(atm) V(l) 10 20 NX: Từ sơ đồ biến đổi trạng thái khí sau tìm thơng số trạng thái đầy đủ Thì dựa vào số liệu dễ dàng để vẽ đồ thị Bài 2: Một lượng khí biến đổi V theo chu trình biểu diễn đồ thị sau: Cho biết: p1 = p3 (2) V1 = 1m3; V2 = 4m3 V2 T1 =100K; T4 = 300K (3) Hãy tìm V3 (1) V1 (4) Giải: Dựa vào đồ thị ta thấy: T = hs Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  p1 = p0  V1 = 1m T = 100 K   p2  V2 = 4m T = T = 100 K   p3 = p0  V3 = ? T   → Trạng thái  p4  V4 = V1 = 1m T = 300 K  T Dựa vào sơ đồ biến đổi trạng thái chất khí ta có: Q trình biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (3) trình đẳng áp: Áp dụng mối liên hệ thể tích nhiệt độ áp suất khơng đổi ta có: V1 V3 = ⇒ T3 = 100V3 (1) T1 T3 13 Áp dụng cho trình biến đổi khí từ (2) -> (4) ta có: Đồ thị đường thẳng dạng: y = ax +b; Do ta đặt phương trình sau: V = aT + b Thay thông số trạng thái (2) trạng thái (4) vào phương trình ta có:  = a.100 + b a = −0, 015 ⇒  vậy: V = -0,015T + 5,5 1 = a.300 + b b = 5,5 Suy ra: V3 = -0,015T3 + 5,5 (2) Từ (1) (2) ta có: V3 = 2,2 (l) NX: Dựa vào đồ thị rút sơ đồ biến đổi trạng thái khí để từ nhận biết q trình biến đổi khí xây dựng cơng thức phù hợp với tốn Bài 3: Một lượng khí biến đổi p(atm) theo chu trình kín (hình vẽ); (2) Cho biết: T1 = 300K a) Hãy tìm T2 T3 b) Q trình biến đổi khí từ trạng thái (2) sang trạng thái (3) (3) trình biến đổi gì? Hồn thành phần (1) đồ thị thiếu? c) Vẽ đồ thị biểu diễn q trình biến đổi khí đồ thị (p,T) (V,T) Giải: V(l) Sơ đồ biến đổi trạng thái khí là: V = hs V , p ,T =? p = hs Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 2atm  V1 = 1(l ) T = 300 K   p3 = 2atm  V3 = 2(l ) T = ?   p2 = 4atm  V2 = 1(l ) T = ?   p1 = 2atm  V1 = 1(l ) T = 300 K  a) Nhiệt độ T2 T3 là: Áp dụng định luật Sác-lơ cho trình biến đổi trạng thái khí từ trạng thái p1 p2 p2 (1) sang trạng thái (2): T = T ⇒ T2 = T1 p = 300 = 600 K Áp dụng định luật Gay-luy-xac cho trình biến đổi khí từ trạng thái (3) V3 V1 V3 sang trạng thái (1): T = T ⇒ T3 = T1 V = 300 = 600 K 1 b) Theo kết ta thấy T = T3 = 600K nên q trình khí biến đổi từ trạng thái (2) sang trạng thái (3) trình đẳng nhiệt 14 p(atm) Hồn thành phần đồ thị: (2) (3) (1) V(l) c) Đồ thị biến đổi trạng thái khí đồ thị (p,T) Sơ đồ biến đổi trạng thái khí là: V = hs T =h / s p = hs Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 2atm  V1 = 1(l ) T = 300 K   p3 = 2atm  V3 = 2(l ) T = 600 K   p2 = 4atm  V2 = 1(l ) T = 600 K   p1 = 2atm  V1 = 1(l ) T = 300 K  p(atm) (2) (3) (1) 300 600 T(K) Đồ thị biến đổi trạng thái khí đồ thị (V,T) Sơ đồ biến đổi trạng thái khí là: V = hs T =h / s p = hs Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 2atm  V1 = 1(l ) T = 300 K   p2 = 4atm  V2 = 1(l ) T = 600 K   p3 = 2atm  V3 = 2(l ) T = 600 K   p1 = 2atm  V1 = 1(l ) T = 300 K  15 V(l) (3) (2) (1) 300 600 T(K) NX: Dựa vào đồ thị để tìm thơng số trạng thái khí Sau tiếp tục viết sơ đồ biến đổi trạng thái khí, từ sơ đồ biến đổi trạng thái khí vẽ đồ thị tương ứng với điều kiện toán Bài tập tự luyện Bài 4: Một lượng khí ơxi 1300C áp suất 1atm nén đẳng nhiệt đến áp suất 1,3atm Cần làm lạnh đẳng tích khí đến nhiệt độ để áp suất giảm lúc đầu? Biểu diễn trình biến đổi hệ tọa độ (p,V); (p,T); (V,T) Bài 5: Một khối lượng khí lí tưởng tích 10(l), nhiệt độ 27 0C, áp suất 1atm biến đổi qua hai q trình: + Q trình 1: đẳng tích, áp suất tăng gấp đơi + Q trình 2: đẳng áp, thể tích sau 15(l) a) Tìm thơng số trạng thái trạng thái khí b) Vẽ đồ thị biểu diễn q trình biến đổi khí hệ tọa độ (p,V); (V,T); (p,T) 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 2.4.1 Phương pháp kiểm nghiệm Trong trình thực sáng kiến lớp 10B4 (Năm học 2019-2020), 10C6 (Năm học 2020-2021) nhận thấy: Trong học em không cảm thấy bị căng thẳng ngược lại em học sinh chăm nghe giảng, sôi xung phong phát biểu, say sưa tìm hiểu giải tập, bước đầu hình thành nên lối tư khoa học sâu sắc Bên cạnh tơi cịn gợi ý đề xuất u số học sinh xuất sắc suy nghĩ, sáng tạo thêm tập dựa vào tốn gốc cho lớp làm, phong trào thi đua học tập lớp ngày nâng cao 2.4.2 Kết kiểm nghiệm  Kết kiểm tra Như phần đặt vấn đề nêu, kinh nghiệm “ Giải nhanh tập chất khí sơ đồ biến đổi trạng thái chất khí” mang tính chất minh họa cho việc vận dụng kiến thức, cách biến đổi đơn giản để có đủ kiện giải tốn Trên nêu phương pháp đơn giản nhằm giúp học 16 sinh có cách giải tốn phù hợp từ dễ đến khó Mà trước tiên phương pháp hữu ích cho học sinh có học lực trung bình Qua vận dụng phương pháp suốt q trình dạy học tơi nhận thấy học sinh biết vận dụng cho q trình học tơi nhận thấy đạt kết cao, cụ thể là: - Học sinh biết vận dụng vào giải toán cách đơn giản hơn, hiểu rõ vấn đề - Học sinh khơng cịn tránh né tập dạng mà đào sâu suy nghĩ để giải có hiệu tập - Buổi dạy khơng cịn diễn chiều theo lối thầy giải toán, học sinh chép Mà diễn theo hướng thầy hướng dẫn, quan sát, học sinh tích cực tìm hiểu, trao đổi giải vấn đề Kết thể qua kết khảo sát năm học 2019 – 2020 Lớp Vận dụng Biết vận Không biết vận dụng tốt dụng Lớp TN 10B4 43% 46% 11% Lớp ĐC 10B7 20% 23% 57% Kết thể rõ rệt qua khảo sát năm học 2020 - 2021 Lớp Vận dụng Biết vận Không biết vận dụng tốt dụng Lớp TN 10C6 70% 25% 5% Lớp ĐC 10C5 33% 33% 34% KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận - Từ kết khảo sát năm học áp dụng phương pháp lớp áp dụng (lớp thực nghiệm) lớp không áp dụng (lớp đối chứng) cho kết thấy rõ rệt Lớp thực nghiệm cho kết cao hẳn theo năm áp dụng tăng lên Số lượng học sinh khơng biết vận dụng giảm đáng kể, có vài em yếu nên khơng vận dụng Cịn em vận dụng tốt ngày tăng lên cao - Trong q trình dạy học vật lí cần phải biết sử dụng cơng cụ tốn học vào giải tập vật lí cốt lõi vấn để phải biết vận dụng cách linh hoạt, không máy móc Mỗi vấn đề, tốn dạng cách vận dụng có khác cần người học có tư logic, vận dụng liên thơng kiến thức học Chính người thầy phải trăn trở, suy nghĩ nhằm đáp ứng nhu cầu đổi phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng giáo dục 3.2 Kiến nghị Qua nhiều năm công tác ngành giáo dục nhận thấy việc viết báo cáo SKKN trình dạy học cần thiết, bổ ích giáo viên Bởi qua việc viết báo cáo SKKN tạo điều kiện tốt để giáo viên 17 trau dồi kiến thức, học hỏi kinh nghiệm từ có giải pháp tốt q trình thực nhiệm vụ giảng dạy, giáo dục Mặc dù nhiệm vụ bắt buộc trường THPT Sở GD&ĐT Thanh Hóa nên tiếp tục triển khai khuyến khích giáo viên viết sáng kiến kinh nghiệm để chia sẻ kinh nghiệm bổ ích mà tích lũy với đồng nghiệp thực tốt cơng việc từ nâng cao chất lượng giáo dục Trên kinh nghiệm, mẹo nhỏ trình thực đổi phương pháp dạy học, đồng thời phần kinh nghiệm, tài liệu để phục vụ cho bạn đồng nghiệp trình dạy phụ đạo cho học sinh yếu, kém, học sinh trung bình, học sinh Tin đề tài không tránh khỏi hạn chế; mong đóng góp bạn bè, đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh Hóa, ngày 10 tháng năm 2021 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Người viết Lê Hồng Loan 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chiến lược phát triển giáo dục giai đoạn 2011 – 2020 [2] Nguyễn Quang Lạc: Lí luận dạy học vật lí – Đại học sư phạm Vinh – 1995 [3] Bộ SGK SBT chương trình Cơ Vật lí 10 - NXBGD-2007 [4] Lương Dun Bình (đồng Chủ biên) – Phạm Quý Tư (đồng Chủ biên): Tài liệu bồi dưỡng GV thực chương trình, SGK Vật lí 10 THPT- NXBGD2006 [5] Bùi Quang Hân: Giải tốn Vật lí 10, tập - NXBGD [6] Phạm Quý Tư (chủ biên) - Lương Tất Đạt - Lê Chân Hùng - Bùi Trọng Tuân - Lê Trọng Tường: Hướng dẫn làm tập ơn tập Vật lí 10 – NXBGD 2007 - Bài tập chất khí – Nguyễn Minh Trị - Nguồn mạng internet DANH MỤC CÁC ĐỀ TÀI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐÃ ĐƯỢC HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI CẤP PHÒNG GD&ĐT, CẤP SỞ GD&ĐT VÀ CÁC CẤP CAO HƠN XẾP LOẠI TỪ C TRỞ LÊN Họ tên tác giả: Lê Hồng Loan Chức vụ: Giáo viên Đơn vị công tác: Trường THPT Triệu Sơn TT Tên đề tài SKKN Kinh nghiệm việc đánh giá thi đua học sinh lớp chủ nhiệm Kết Cấp đánh đánh giá giá xếp loại xếp loại (Phòng, Sở, (A, B, Tỉnh ) C) Sở GD&ĐT Thanh Hóa C - Năm học đánh giá xếp loại 2017-2018 ... Hãy tìm thơng số trạng thái trạng thái khí vẽ đồ thị (p,V) mơ tả q trình biến đổi đó? Giải: Sơ đồ biến đổi trạng thái khí V =h / s T =h/ s →  → Trạng thái Trạng thái  Trạng thái V1 = 10l... (3) (1) V(l) c) Đồ thị biến đổi trạng thái khí đồ thị (p,T) Sơ đồ biến đổi trạng thái khí là: V = hs T =h / s p = hs Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 2atm... (1) 300 600 T(K) Đồ thị biến đổi trạng thái khí đồ thị (V,T) Sơ đồ biến đổi trạng thái khí là: V = hs T =h / s p = hs Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  → Trạng thái  p1 = 2atm