Phần II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
3. Quy trình xây dựng hệ thống bài tập thực tiễn phần nhiệt học
3.3. Hệ thống bài tập thực tiễn chương Chất khí
3.3.4. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng
Bài tập 1. (Có thể sử dụng làm bài tập tình huống vào bài mới hoặc bài tập phương trình trạng thái để giải thích)
27
Tại sao khi rót một phần nước từ phích chứa đầy nước nóng rồi đậy nút lại ngay thì nút hay bị bật ra ngoài?
Giải thích tham khảo:
Khi rót nước không khí lạnh ở bên ngoài tràn vào phích. Nếu đậy nút lại ngay thì lượng không khí này bị nước trong phích làm nóng lên, nở ra sẽ làm bật nút phích.
Bài tập 2. (Có thể sử dụng làm bài tập tình huống vào bài mới hoặc bài tập vận dụng dùng phương trình trạng thái để giải thích)
Tại sao lúc cất cánh và trước khi hạ cánh, người phục vụ trên máy bay phân phát cho hành khách kẹo để nhằm mục đích gì?
Giải thích tham khảo:
Áp suất khí quyển phụ thuộc vào độ cao so với mặt nước biển. Lúc độ cao có sự thay đổi đột ngột: Trong quá trình bay lên của máy bay, áp suất khí quyển nhanh chóng giảm xuống và màng nhĩ bị ép ra ngoài; khi máy bay hạ cánh, áp suất khí quyển tăng lên và màng nhĩ bị đẩy vào trong. Sự thay đổi nhanh chóng về áp suất gây đau đầu. Như đã biết, lúc nuốt, tai giữa thông với khoang miệng qua ống Ơxtasơ. Ngậm kẹo làm tăng sự tiết nước bọt và miệng phải nuốt luôn, nhờ đó mà áp suất trong tai giữa nhanh chóng cân bằng với áp suất khí quyển. Do đó sự đau tức trong tai giảm bớt.
Bài tập 3. (Có thể sử dụng làm bài tập tình huống vào bài mới hoặc bài tập vận dụng phương trình trạng thái để giải thích)
Tại sao khi ở trên núi cao, ta thường thấy đau trong tai và thậm chí đau khắp toàn thân?
Giải thích tham khảo:
Vì trong cơ thể người có một số chỗ chứa không khí, ví dụ như dạ dày, tai giữa, hộp sọ và những chỗ lõm của xương hàm trên. Áp suất không khí trong các chỗ đó cân bằng với áp suất khí quyển. Khi trèo lên núi cao áp suất bên ngoài ép lên cơ thể giảm đi, không khí có ở bên trong cơ thể nở ra, gây nên sự chèn ép lên các bộ phận khác nhau của cơ thể và gây ra đau đớn toàn thân.
Bài tập 4. (Có thể sử dụng làm bài tập tình huống vào bài mới hoặc bài tập vận dụng phương trình trạng thái để giải thích)
Ngồi gần chiếc bếp than đang cháy, ta thường nghe thấy những tiếng lách tách cũng với những tia lửa bắn ra. Tại sao vậy?
Giải thích tham khảo:
Khi đun nhiệt độ tăng, không khí trong các thớ của than nở ra làm nứt các cục than tạo ra tiếng lách tách, các hạt than bị bắn ra từ sự nứt của than
Bài tập 5. (Nên sử dụng bài tập để nêu tình huống có vấn đề để vào bài mới hoặc làm bài tập cũng cố vận dụng phương trình trạng thái giải thích)
28
Để làm phồng một quả bóng bàn bị bẹp thì người ta thường dùng cách làm nào? Hãy giải thích cách làm đó?
Giải thích tham khảo:
Người ta thường thả quả bóng bàn vào trong nước nóng làm nhiệt độ khối khí trong quả bóng bàn tăng lên dẫn đến áp suất khối khí trong quá bóng cũng tăng lên và gây nên áp lực tác dụng lên thành quả bóng làm quả bóng phồng lên để tăng thể tích nhằm giảm áp suất của khối khí.
Bài tập 6:
6.1. Mức độ vừa: Một bạn HS cho rằng: “Xét một lượng khí xác định có áp suất không đổi. Nếu ta làm tăng nhiệt độ của khối khí thì thể tích của khối khí cũng sẽ tăng theo”. Em hãy xây dựng một phương án thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết trên bằng các dụng cụ sau: - Nhiệt kế bách phân - Xi lanh - Ống nhựa nối - Ống thủy tinh chữ U - Ấm đun nước - Khay đựng nước nóng
6.2. Mức độ khó: Một bạn HS cho rằng: “Xét một lượng khí xác định có áp suất không đổi. Nếu ta làm tăng nhiệt độ của khối khí thì thể tích của khối khí cũng sẽ tăng theo”. Em hãy xây dựng một phương án thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết trên.
Loại BT: BT thực tiễn sáng tạo thiết kế
Hình thức sử dụng tham khảo: BT này được sử dụng trong giai đoạn khám phá kiến thức nội dung định luật Gay – Luýt-xắc, bài “Phương trình trạng thái khí lí tưởng” nhằm kiểm chứng giả thuyết nội dung định luật Gay – Luýt-xắc.
Đáp án tham khảo: 6.1. Mức độ vừa:
1. Bố trí thí nghiệm
- Khóa vị trí pít-tông trong xi lanh chứa khí ở một vị trí cố định. Ghi nhận mức giá trị của thể tích khí trong xi lanh. Dùng băng keo dán chặt xi lanh vào khay chứa nước.
- Nối xi lanh với ống thủy tinh chữ U.
- Cho một ít nước vào ống chữ U sao cho mực nước nằm ở vạch 1cm. Gắn thước đo lên ống chữ U.
- Cho nhiệt kế bách phân vào khay. - Đun nước bằng ấm điện.
29
Hình 2.9. Dụng cụ thí nghiệm kiểm chứng định luật Gay – Luýt-xắc
2. Tiến hành thí nghiệm - Đổ một ít nước vào khay.
- Lần lượt cho nước sôi vào khay.
- Ghi nhận lại mực nước dâng lên trong ống thủy tinh chữ U, ứng với các số chỉ nhiệt độ trên nhiệt kế.
- Mẫu bảng số liệu thí nghiệm
Lần đo Nhiệt độ (K) Độ cao (mm) Độ tăng thể tích (ml) ( Thể tích khí (ml) Thương số 1 2 3 4 5 3. Nhận xét
Trong quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định với áp suất không đổi, thể tích khối khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
6.2. Mức độ khó: 1. Dụng cụ thí nghiệm - Nhiệt kế bách phân - Xi lanh - Ống nhựa nối - Ống thủy tinh chữ U - Ấm đun nước - Khay đựng nước nóng 2. Bố trí thí nghiệm
- Khóa vị trí pít-tông trong xi lanh chứa khí ở một vị trí cố định. Ghi nhận mức giá trị của thể tích khí trong xi lanh. Dùng băng keo dán chặt xi lanh vào khay chứa nước.
- Nối xi lanh với ống thủy tinh chữ U.
- Cho một ít nước vào ống chữ U sao cho mực nước nằm ở vạch 1cm. Gắn thước đo lên ống chữ U.
30
- Đun nước bằng ấm điện. 3. Tiến hành thí nghiệm - Đổ một ít nước vào khay.
- Lần lượt cho nước sôi vào khay.
- Ghi nhận lại mực nước dâng lên trong ống thủy tinh chữ U, ứng với các số chỉ nhiệt độ trên nhiệt kế.
- Mẫu bảng số liệu thí nghiệm Lần đo Nhiệt độ (K) Độ cao (mm) Độ tăng thể tích (ml) ( Thể tích khí (ml) Thương số 1 2 3 4 5 1. Nhận xét
Trong quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định với áp suất không đổi, thể tích khối khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.