CHƯƠNG 2: NHỮNG VI DỤ CỤ THỂ
II. Mục tiêu cần đạt được
2.3.5.6. GIÁO ÁN BUỔI THỨ BẢY
I. Mục tiêu
1. Kiến thức
- Hệ thống lại kiến thức đã tìm hiểu một cách logic và đầy đủ
- Giải thích rõ ràng các vấn đề và biết được các kiến thức được sử dụng để giải thích vấn đề
2. Kĩ năng
- Vận dụng các kiến thức đã tiếp thu được để giải thích các hiện tượng, tình huống ngoài thực tế.
3. Thái độ
- Sẵn sàng tham gia các nhiệm vụ học tập.
- Có tinh thần học hỏi, tương trợ và khiêm tốn.
II. Bài giảng của GV
1. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt
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
Giải thích định hướng 1:
Đối với một lượng khí xác định, khi mà nhiệt độ của các khối khí không đổi trong các quá trình biến đổi (nén, giãn nở…) thì sự biến đổi áp suất và thể tích của nó sẽ tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt. Trong quá trình nén khí vào bình lặn, nhiệt độ của khối khí coi như không đổi, ta biết thể tích của khối khí giảm, vì vậy tuân theo định luật trên thì áp suất của khối khí trong bình phải tăng, chính vì vậy khí trong bình lặn là khí cao áp.
2. Định luật Sác – lơ
Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất p phụ thuộc vào nhiệt độ t của khí:
Trong giai nhiệt Xen-xi-út p = (1+γt)
Trong giai nhiệt Ken-vin: T = t + 273 = hằng số
Giải thích định hướng 2:
Trong phương pháp giác hơi hút máu độc, người ta sử dụng một lọ thủy tinh, dùng lửa hơ nóng phía bên trong của lọ và nhanh tay chụp lọ thủy tinh lên vết thương (đã dùng dao khử trùng sạch rạch ngang qua vết rắn cắn), lúc này thì máu độc sẽ từ từ chạy ra phía lọ. Nguyên lý của hiện tượng này được giải thích như sau: Khi hơ nóng trong lọ thì nhiệt độ của khối khí phía trong lọ sẽ tăng, ta úp lọ lên vết thương, lúc này ta sử dụng định luật Sác sơ để giải thích. Sau khi úp lọ lên vết thương, ta coi khối khí trong lọ có thể tích không đổi, lúc này nhiệt độ của khối khí sẽ giảm dần, theo định luật Sác – lơ thì áp suất của khối khí trong lọ cũng phải giảm dần, điều này khiến cho áp suất phía bên trong các mạch máu lớn hơn áp suất phía bên ngoài vết thương, nên máu sẽ chảy ngược ra phía vết thương
3. Phương trình trạng thái khí lý tưởng
Xét hai quá trình biến đổi của một khối khí:
(1) → (2’): đẳng tích
(2’) → (2): đẳng nhiệt
Trong quá trình (1-2’), định luật Sác – lơ cho ta:
= hay =
Trong quá trình (2’-2), định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt cho ta:
= (2)
Từ (1) và (2):
=
Vì các trạng thái 1 và 2 được chọn bất kì nên ta có thể viết:
= hằng số
Đây là phương trình trạng thái của khí lý tưởng.
Xét một quá trình đẳng áp, tức là p không đổi, phương trình trạng thái khí lý tưởng trở thành:
= hằng số
Theo hệ thức trên thì thể tích V của một lượng khí có áp suất không đổi thì tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí. Đây chính là nội dung định luật Gay Luy-xác
4. Phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ép
Bằng cách tính hằng số vế phaircuar phương trình trạng thái ta được:
pV = νRT = RT
Trong đó: p, V, T: áp suất, thể tích, nhiệt độ của khối khí ν, : số mol, khối lượng, khối lượng mol của khí Giải thích định hướng 3:
Nhìn vào phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ép ta thấy với một khối khí (nhất định) có thể tích và nhiệt độ xác định thì áp suất của khối khí sẽ phụ thuộc vào khối lượng của nó. Như ta đã biết thì khi lặn xuống biển phổi ta sẽ chịu một áp lực của nước biển. Điều này đòi hỏi áp suất bên trong phổi phải tăng lên để cân bằng với áp suất bên ngoài. Như vậy khi lặn xuống biển, trong cùng một khoảng thời gian như nhau, ta phải hít một lượng khí lớn hơn khi ta ở trên bờ, vì áp suất ở dưới biển là lớn hơn. Càng xuống sâu thì áp suất càng lớn, khối lượng khí ta hít vào phải càng lớn, vì vậy mà lượng khí chứa trong bình càng nhanh hết, thời gian lặn sẽ bị rút ngắn.
Giải thích định hướng 4:
Trong câu hỏi đề cập đến khoảng thời gian ngoi lên mặt nước, tức là trong khoảng thời gian này áp lực do nước biển đè lên phổi giảm dần, do đó
theo định hướng 3 khối lượng khí ta hít vào cũng phải giảm dần, để duy trì sự cân bằng áp suất bên trong và áp suất bên ngoài phổi. Nhưng do khi lặn ở dưới biển một thời gian, cơ thể ta đã quen với việc hít thở khi ở sâu dưới biển, vì vậy khi ngoi lên nhanh, ta vẫn giữ nguyên tốc độ hít thở khi ở dưới, dẫn đến áp suất bên trong phổi lớn hơn áp suất bên ngoài, khiến cho phổi bị tổn thương.
Đưa ra giải pháp giải quyết vấn đề:
Khi ngoi lên cũng như khi lặn xuống, ta nên di chuyển với tốc độ chậm để cơ thể kịp thích nghi với môi trường mới, để ta có thể điều tiết nhịp thở cho cân bằng với môi trường bên ngoài. Khi ngoi lên, hoặc lặn xuống khoảng 5m thì ta nên dừng lại một lúc để cơ thể điều tiết. Với hành động này ta có thể tránh một bệnh cũng phổ biến trong môn lặn đó là bệnh “giảm áp”.