4.1.1. Mục tiêu của chương
Hiểu đƣợc sơ bộ cấu trúc phân tử của chất khí.
Nắm đƣợc ba định luật Bôilơ–Mariôt, Saclơ, Gay-Luyxăc về chất khí, phƣơng trình Menđêlêep-Clapêrôn và biết vận dụng.
Có khái niệm về khí lí tƣởng, về nhiệt độ tuyệt đối.
4.1.2. Sơ đồ cấu trúc nội dung của chương
Chuyển động nhiệt
Thuyết động học phân tử cấu tạo chất
ĐL Bôilơ–Mariôt ĐL Saclơ ĐL Gay-Luyxăc
Phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng ons
PV
c t
T
Phƣơng trình Menđêlêep - Clapêrôn
m
PV vRT RT
4.2. Thiết kế một số bài trong chƣơng
Bài 45: ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ - MA-RI-ỐT I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
- Hiểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và vẽ đƣợc đƣờng biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất theo nhiệt độ trên đồ thị.
2. Kĩ năng
- Quan sát và theo dõi TN, từ đó rút ra định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt.
- Vận dụng đƣợc định luật để giải thích các hiện tƣợng thực tế và giải các bài toán liên quan.
- Vẽ đƣợc đồ thị đƣờng đẳng nhiệt trên các hệ trục tọa độ khác nhau.
3. Thái độ
- Có thái độ khách quan khi theo dõi TN. - Sôi nổi, hào hứng trong giờ học.
- Liên hệ kiến thức Vật lí với thực tiễn cuộc sống, tích cực tìm hiểu, sáng tạo.
II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên:
- Chuẩn bị bộ TN Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. - Đồ thị đẳng nhiệt.
- Một ống tiêm dùng trong y tế (chƣa đƣợc sử dụng). - Một quả bóng đã bơm hơi .
- Phiếu học tập.
PHIẾU HỌC TẬP.
Câu 1: Trong các đại lƣợng nào sau đây, đại lƣợng nào không phải là thông
số trạng thái của một lƣợng khí?
A. Thể tích. B. Khối lƣợng. C. Nhiệt độ tuyệt đối. D. Áp suất.
Câu 2: Hãy chọn câu đúng:
Khi nén khí đẳng nhiệt, thì số phân tử trong đơn vị thể tích A. tăng, tỉ lệ thuận với áp suất.
B. không đổi.
C. giảm, tỉ lệ nghịch với áp suất. D. tăng tỉ lệ với bình phƣơng áp suất.
Câu 3: Khí đƣợc nén đẳng nhiệt từ thể tích 6 lít đến 4 lít, áp suất khí tăng
thêm 0,75 atm. Áp suất ban đầu của khí là giá trị nào sau đây? A. 105Pa. B. 2.105Pa. C. 0,5.105Pa. D. Một kết quả khác.
Câu 4: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích 4 lít thì áp suất của lƣợng khí sau khi nén sẽ: A. tăng 2,5 lần. B. giảm 2,5 lần. C. tăng 0,4 lần. D. giảm 0,4 lần. 2. Học sinh: - Mô tả thí nghiệm. - Hoàn thành phiếu học tập.
III. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC
Nếu giữ nguyên nhiệt độ mà thay đổi áp suất tác dụng lên một lƣợng khí, thì thể tích của lƣợng khí ấy biến đổi thế nào?
Thí nghiệm
Kết luận: p1V1 = p2V2 = p3V3
ĐL Bôilơ – Mariốt: Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V của một
lượng khí xác định là một hằng số
pV = hằng số
Bài tập vận dụng
VD: Ta dù ng tay bóp quả bóng đã bơm hơi, ta càng muốn siết chă ̣t thì la ̣i càng khó.
TNKT: Dùng tay bịt một đầu ống
tiêm, ta sẽ rất khó để di ̣ch chuyển pittong bên trong ống tiêm.
Hê ̣ quả: Vớ i mô ̣t lƣơ ̣ng khí xác định, V không đổi thì
Những cơ hội để sử dụng thí nghiê ̣m biểu diễn.
- Cơ hội 1: Hình thành kiến thức về phƣơng pháp nhận thức khoa học . - Cơ hội 2: Kích thích hứng thú học tập của HS .
- Cơ hội 3: Phát huy tính tích cƣ̣c và sáng ta ̣o của HS .
IV. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY - HỌC
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát, đề xuất vấn đề
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Chú ý, lắng nghe, trả lời. - Kiểm tra bài cũ:
� Nêu các tính chất của chất khí? � Số Avogadro, mol là gì?
� Phát biểu nội dung thuyết động học phân tử?
- Đặt vấn đề: Có 1 ống xilanh (ống tiêm) Trƣờng hợp 1: Kéo pittong ra. Sau đó đẩy pittong vào
Trƣờng hợp 2: Kéo pittong ra. Sau đó đẩy pittong vào, nhƣng dùng tay còn lại bịt đầu dƣới của xilanh.
Viê ̣c đẩy pittong vào ở hai trƣờng hợp trên có thƣ̣c hiê ̣n đƣợc k hông? Tại sao lại nhƣ vậy, để trả lời câu hỏi này chúng ta nghiên cứu bài học hôm nay.
Hoạt động 2: Tiến hành thí nghiệm
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên
Chú ý, lắng nghe. Khi một lƣợng khí xác định chuyển từ trạng thái này sang trạng thái kia thì cả 3 thông số trạng thái đều thay đổi. Để đơn giản, ngƣời ta đã giữ nguyên một thông số trạng thái và xét mối liên hệ giữa hai thông số còn lại. Ở bài học hôm nay chúng ta xét trƣờng hợp giữ nhiệt độ không đổi. Vậy mối quan hệ giữa áp suất và thể tích khi nhiệt độ không đổi nhƣ thế nào chúng ta khảo sát thí
Cần có một lƣợng khí xác định, thay đổi thể tích của khí và đo áp suất tƣơng ứng.
Áp kế, thƣớc đo thể tích khí
Quan sát, theo dõi, đọc và ghi số liệu V tăng thì p giảm và ngƣợc lại HS: Tính toán p1V1 = (cm3 Pa) p2V2 = p3V3 = Các tích đó gần bằng nhau. Do lƣợng khí bị thoát ra hay có thể do mắt đọc không chính xác nghiệm sau.
� Trƣớc khi tiến hành thí nghiệm em nào có thể đề xuất phƣơng án thí nghiệm khảo sát p,V khi T không đổi?
� Để cần đo áp suất và thể tích khí ta cần có những dụng cụ gì?
Tiến hành thí nghiệm:
Yêu cầu học sinh quan sát và đọc số liệu ghi vào bảng.
� Em nhận thấy giữa p, V có mối quan hệ nhƣ thế nào?
� So sánh tích p1V1; p2V2; p3V3?
� Tại sao ở đây lại có sự sai lệch giữa các tích p và V?
Do điều kiện thiết bị và các yếu tố bên ngoài tác động nên có sự xót về số liệu. Nhƣng sai số tỉ đối < 5% thì ta tạm thời chấp nhận tích số p,V bằng nhau
p1 V1 = p2 V2 = p3V3
Vậy thì p tỉ lệ nghịch với V hay p.V= const
Quá trình biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của một lƣợng khí xác định khi nhiệt độ không đổi nhƣ vật đƣợc gọi là quá trình đẳng nhiệt.
Hoạt động 3: Rút ra định luật
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Ở nhiệt độ không đổi, tích của
áp suất p và thể tích V của một lƣợng khí xác định là một hằng số.
pV = hằng số.
� Từ kết quả thí nghiệm hãy phát biểu mối quan hệ giữa p,V của một lƣợng khí xác định ở nhiệt độ không đổi?
2 nhà bác học là Robert-Boyle và Mariotte độc lập tìm ra định luật này bằng thực nghiệm, nên định luật này mang tên hai ông.
Hoạt động 4: Bài tập vận dụng
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Đọc và tóm tắt * Tóm tắt: 0,1 mol khí (đktc) po= 1atm = 1,013.105 Pa to = 0oC a) Vo = ? Vẽ đồ thị P-V b) Nén khí, t= const V1= 0,5Vo thì P1 =? Vẽ đồ thị P-V
c) Viết biểu thức p theo V trong quá trình nén đẳng nhiệt? Vẽ đƣờng biểu diễn.Đƣờng biểu diễn có dạng gì?
* HS ghi bài giải.
Đƣờng đẳng nhiệt t2 khác đƣờng đẳng nhiệt t1
Yêu cầu học sinh đọc đề bài, và tóm tắt.
Giải: a/
Ta có:
V0= 0,1x22,4 = 2,24 (l) Vậy điểm A có tọa độ: p0= 1atm = 1,013 x105 Pa, V0= 2,24(l)
b/
Theo định luật Bôi lơ- Ma-ri-ốt: p0V0 = p1V1
=> p1 = p0V0/V1 = 2atm
Điểm B có tọa độ V1= 1,12 (l); P1= 2 atm
c/
Theo định luật Bôi-lơ- Ma-ri-ôt: p.V= hằng số= p0V0
= 2,24 (l.atm) Suy ra p= 2,24/V
Đƣờng biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi đƣợc gọi là đƣờng đẳng nhiệt.
Đƣờng AB đƣợc gọi là đƣờng đẳng nhiệt.
� Hỏi nếu cùng lƣợng khí nói trên nhƣng nhiệt độ lớn hơn (t2 > t1) thì p 1,12 (atm) p1 p2 O 2 1 B A V2 V1 2,24 V(l)
Đƣờng đẳng nhiệt nằm trên.
đƣờng đẳng nhiệt ở nhiệt độ t2 có trùng với đƣờng đẳng nhiệt t1 không hay là một đƣờng khác?
� Vậy nếu trong trƣơng hợp này cùng một lƣợng khí, thể tích khí V là ở cùng một giá trị, t2> t1 thì theo em đƣờng đẳng nhiệt t2 sẽ nằm trên hay dƣới đƣờng đẳng nhiệt t1?
Theo thuyết động học phân tử: với cùng một thể tích, áp suất ở nhiệt độ càng cao thì sẽ lớn hơn.
Hoạt động 5: Củng cố, vận dụng, và giao nhiệm vụ về nhà
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Trả lời theo yêu cầu của GV.
Lắng nghe.
Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi cuối bài và câu trắc nghiệm 1, trang 225 SGK.
Về nhà làm bài tập 2, 3, 4, 5 trang 225 SGK.
V. MỘT SỐ KINH NGHIỆM RÚT RA TỪ BÀI HỌC.
... ... ... ...
Bài 46 : ĐỊNH LUẬT SAC-LƠ. NHIỆT ĐỘ TUYỆT ĐỐI I. MỤC ĐÍCH
1. Kiến thức
- Đề xuất đƣợc dự đoán và phƣơng án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán.
- Quan sát và theo dõi thí nghiệm, rút ra nhận xét rằng trong phạm vi biến thiên nhiệt độ của thí nghiệm thì tỉ số
t p
không đổi. Thừa nhận kết quả đó trong phạm vi biến đổi nhiệt độ lớn hơn, từ đó suy ra p = p0 – (1 + γt).
- Nắm đƣợc khái niệm khí lí tƣởng, nhiệt độ tuyệt đối, hiểu đƣợc ý nghĩa nhiệt độ.
- Biết vận dụng khái niệm nhiệt độ tuyệt đối để phát biểu định luật Sác-lơ dƣới dạng p = Bt.
2. Kỹ năng
- Giải thích đƣợc một số hiện tƣợng có liên quan - Áp dụng định luật để tính toán đƣợc một số bài tập.
3. Thái độ
- Có thái độ khách quan khi theo dõi TN. - Sôi nổi, hào hứng trong giờ học.
- Liên hệ kiến thức Vật lí với thực tiễn cuộc sống, tích cực tìm hiểu, sáng tạo.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
- Chuẩn bị bộ thí nghiệm nghiên cứu định luật Sác-lơ. - Phiếu học tập.
PHIẾU HỌC TẬP Câu 1: Hãy chọn câu đúng.
Khi làm nóng một lƣợng khí có thể tích không đổi thì A. Áp suất không đổi.
B. Số phân tử khí trong thể tích không đổi.
C. Số đơn vị trong đơn vị thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ. D. Số đơn vị trong đơn vị thể tích tỉ lệ nghịch với nhiệt độ.
Câu 2: Trong hệ tọa độ (p,T), đƣờng biểu diễn nào sau đây là đƣờng đẳng tích?
A. Đƣờng Hybebol.
B. Đƣờng thẳng kéo dài qua gốc tọa độ. C. Đƣờng thẳng không đi qua gốc tọa độ. D. Đƣờng thẳng không đi qua gốc toạ độ.
Câu 3: Trong các hệ thức sau, hệ thức nào không phù hợp với định luật Sác-lơ? A. 𝑝 ∼ 𝑇 B. 𝑝 ∼ 𝑡 C. 𝑝 𝑇 = hằng số D. 𝑝1 𝑇1 =𝑝2 𝑇2
Câu 4: Trong điều kiện thể tích không đổi, chất khí có nhiệt độ thay đổi từ
27oC đến 127o
C, thì áp suất lúc sau so với áp suất ban đầu 3atm là: A. Giảm 9,4 atm. B. Giảm 3 atm. C. Tăng 3 atm. D. Tăng 6 atm. 2. Học sinh - Đọc và chuẩn bị bài trƣớc ở nhà. - Hoàn thành phiếu học tập.
III. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH XÂY DỰNG KIẾN THỨC
Nếu giữ nguyên thể tích và thay đổi nhiệt độ của một lƣợng khí thì áp suất của khí ấy
thay đổi thế nào?
Thí nghiệm.
Đi ̣nh nghĩa Khí lí tƣởng
ĐL Sáclơ: Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vào nhiệt độ t của chất khí như sau:
p = p0(1 + γt)
γ có giá trị nhƣ nhau đối với mọi chất khí, mọi nhiệt độ và bằng 273
1 độ-1
Bài tập vận dụng, củng cố.
Xây dựng ĐL Sáclơ theo nhiệt độ tuyệt đối.
T p
= hằng số
VD: Bong bóng bơm căng để ngoài trời nắng nóng sẽ bị vỡ
Hê ̣ quả: Vớ i mô ̣t lƣơ ̣ng khí có thể tích không đổi, nhiêt đô ̣ tăng thì áp
suất tăng
TNKT: Quả bóng bàn bóp bẹp, thả vào
Những cơ hội để sử dụng thí nghiê ̣m biểu diễn.
- Cơ hội 1: Hình thành kiến thức về phƣơng pháp nhận thức khoa học . - Cơ hội 2: Kích thích hứng thú học tập của HS .
- Cơ hội 3: Phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS .
IV. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY – HỌC
Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ, chuẩn bị điều kiện xuất phát, đề xuất vấn đề
Hoạt động 2: Tiến hành thí nghiệm
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Lắng nghe, trả lời.
Chú ý, lắng nghe.
� Phát biểu định luật Bôilơ – Mariốt. Điều kiện áp dụng.
� Vẽ đƣờng đẳng nhiệt trên hệ trục (p, V) � Ví dụ một hiện tƣợng trong thực tế. Đặt vấn đề: Đƣa ra ví dụ về hiện tƣợng nổ lốp xe đạp và nổ bong bóng khi để ngoài trời nắng.
Vậy hiện tƣợng Vật lí và định luật Vâ ̣t lí nào liên quan? Bài trƣớc ta đã tìm hiểu sự phụ thuộc của áp suất vào thể tích của một lƣợng khí khi nhiệt độ không đổi. Bây giờ nếu ta giữ thể tích không đổi thì áp suất sẽ quan hệ với nhiệt độ nhƣ thế nào? Chúng ta sẽ đi nghiên cứu nội dung bài học hôm nay.
Hoạt động của học sinh Hoạt động của giáo viên Nhiệt độ và áp suất tỉ lệ thuận
với nhau.
Phải có một bình chứa khối khí, thay đổi nhiệt của khối khí và đo áp suất tƣơng ứng. Đo áp suất bằng áp kế, đo nhiệt độ bằng nhiệt kế.
Cho dòng điện chạy qua dây máy, dây nóng lên làm nƣớc nóng và
� Từ hiện tƣợng trên. Các em có dự đoán gì về sự thay đổi của áp suất khi nhiệt độ thay đổi?
� Hãy đề xuất phƣơng án TN để kiểm tra dự đoán vừa nêu.
Giới thiệu bộ thí nghiệm.
- Xét lƣợng khí chứa trong bình A có thể tích không đổi. Nhiệt kế T đo nhiệt độ khí trong bình A.
truyền nhiệt vào khối khí trong bình. Quạt quấy làm nhiệt độ trong khối khí nóng đều.
- HS ghi kết quả thí nghiệm : h = 1mm ứng với giá trị :
1000.0, 001 10
p gh Pa
Kết quả kiểm tra dự đoán 1: - Nhiệt độ không tỉ lệ thuận với áp suất. Đúng với dự đoán 2: B t P (1) * Lắng nghe, chú ý.
Nếu cho nhiệt độ biến đổi từ 00C đến t0
C thì:
Δt = t – 0 = t (2)
Độ biến thiên áp suất tƣơng ứng: Δp = p - p0 (3)
Trong đó: p và p0 là áp suất của khí lần lƣợt ở nhiệt độ 00 C và t0C. Thay (2) ,(3) vào (1) Bt p p 0 Hay: (1 ) 0 0 0 p B p Bt p p khối khí thì phải làm gì?
� Ở đây có quạt quấy nƣớc, có tác dụng gì?
Tiến hành thí nghiệm:
Yêu cầu HS ghi lại nhiệt độ và áp suất ban đầu của khí trong bình A. Cho dòng điện chạy qua R và quạt quấy nƣớc để tăng nhiệt độ khí
t
. Ngắt điện, chờ ổn định nhiệt độ, đo độ chênh lệch mực nƣớc h tƣơng ứng.Từ h tính ra độ tăng áp suất Δp.
* Cho HS quan sát bảng số liệu và yêu cầu HS tính tỷ số p
t
và
kiểm tra dự đoán.
Làm nhiều thí nghiệm với các lƣợng khí khác nhau thì hằng số B khác nhau .Vì vậy B là hằng số đối với lƣợng khí nhất định.