CHỦ ĐỀ CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ Phương Trình Trạng Thái Của Khí Lí Tưởng I MỤC TIÊU 1 Kiến thức Phát biểu và nêu được biểu thức của định luật Bôilơ – Mariôt, định luật Sác lơ Xây dựng được phương trình[.]
Trang 1CHỦ ĐỀ: CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ Phương Trình Trạng Thái Của Khí Lí Tưởng
I MỤC TIÊU
1 Kiến thức
- Phát biểu và nêu được biểu thức của định luật Bôilơ – Mariôt, định luật Sác-lơ
- Xây dựng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng
- Viết được biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp
- Hiểu ý nghĩa vật lí của “độ không tuyệt đối”
2 Năng lực
a Năng lực chung
- Năng lực tự học và nghiên cứu tài liệu
- Năng lực trình bày và trao đổi thông tin
- Năng lực nêu và giải quyết vấn đề
- Năng lực hoạt động nhóm
b Năng lực đặc thù môn học
- Từ các phương trình của định luật Bôi lơ-Mariốt và định luật Saclơ xây dựng được phương trình Clapêrôn và mối quan hệ giữa V và T trong quá trình đẳng áp
- Vận dụng được phương trình Clapêrôn để đưa ra các phương trình của đẳng quá trình
- Vận dụng được định luật để giải thích các hiện tượng thực tế và giải các bài toán liên quan
- Biết vẽ đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp trên các hệ trục tọa độ khác nhau
- Vận dụng được phương trình Clapêrôn để giải được các bài tập
3 Phẩm chất
- Có thái độ hứng thú trong học tập
- Có ý thức tìm hiểu và liên hệ các hiện tượng thực tế liên quan
- Có tác phong làm việc của nhà khoa học
II THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
1 Giáo viên
- Bài giảng Powerpoint:
+ Ví dụ thực tế của quá trình biến đổi trạng thái bất kỳ
+ Sơ đồ mô tả sự biến đổi trạng thái
+ Bài tập kiểm tra bài cũ
+ Trò chơi TRẮC NGHIỆM ONLINE sử dụng phần mềm Kahoot
2 Học sinh
- Ôn các kiến thức về cấu tạo chất, quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích
- Dạng của đường đẳng nhiệt, đẳng tích trong các hệ tọa độ
- Xem trước bài 31, chuẩn bị mục I Khí thực và khí lí tưởng
- SGK, vở ghi bài, giấy nháp
Trang 2III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1: Mở đầu: Tạo tình huống và phát biểu vấn đề để tìm hiểu phương trình trạng
thái của chất khí
a Mục tiêu:
- Ôn những kiến thức đã học về quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích ; đường đẳng nhiệt, đường đẳng tích
- Kích thích sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới
b Nội dung: Học sinh tiếp nhận vấn đề từ giáo viên
c Sản phẩm:
Kiến thức cũ được hệ thống lại và sự tò mò, hứng thú tìm hiểu kiến thức mới
d Tổ chức thực hiện:
Bước thực
hiện
Nội dung các bước
Bước 1 - Yêu cầu HS lên bảng trình bày bài tập về nhà Đặt vấn đề là có xảy ra
quá trình biến đổi trạng thái từ (1) đến (3)
- Quan sát video và trả lời câu hỏi
Bước 2 Học sinh tiếp nhận vấn đề
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức: Xây dựng phương trình trạng thái khí lí tưởng Tìm
hiểu quá trình đẳng áp
a Mục tiêu:
- Nắm được phương trình trạng thái của khí lí tưởng
- Từ các phương trình của định luật Bôi lơ-Mariốt và định luật Saclơ xây dựng được phương trình Clapêrôn
- Nêu được định nghĩa quá trình đẳng áp
- Viết được biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp
- Nhận biết được dạng của đường đẳng áp trong hệ toạ độ V – T.
- Hiểu ý nghĩa vật lí của “độ không tuyệt đối”
- Vận dụng được phương trình Clapêrôn để đưa ra các phương trình của đẳng quá trình
b Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm hoặc cá nhânđể hoàn thành yêu cầu
dựa trên gợi ý của giáo viên
c Sản phẩm:
I Khí thực và khí lí tưởng.
- Các chất khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sáclơ Giá trị của tích pV và thương T
p
thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí
- Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học
- Sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không lớn ở nhiệt độ và áp suất thông thường
II Phương trình trạng thái của khí lí tưởng
Trang 3(1) sang (1’):
(1’) sang (2):
hay T
pV
= hằng số
Độ lớn của hằng số này phụ thuộc vào khối lượng khí.
Phương trình trên gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng hay phương trình Clapâyrôn.
III Quá trình đẳng áp.
1 Quá trình đẵng áp.
Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi.
2 Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp.
Từ phương trình 2
2 2 1
1 1
T
V
p T
V
p1 = p2 thì 2
2 1
1
T
V T
V
=> T
V
= hằng số
Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
3 Đường đẳng áp.
Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp
suất không đổi gọi là đường đẳng áp.
Dạng đường đẳng áp trong hệ tọa độ (V, T)
IV Độ không tuyệt đối.
Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0oK và 0oK gọi là độ không tuyệt đối
Nhiệt độ thấp nhất mà con người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là 10-9 K
Trang 4d Tổ chức thực hiện:
Bước thực
hiện
Nội dung các bước
Bước 1 GV đặt vấn đề: Ở các phần trước ta đã khảo sát mối liên hệ giữa p và
T khi V không đổi, p và V khi T không đổi, thể hiện qua 2 định luật đã học Nếu ta cho một lượng khí chuyển từ trạng thái cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác mà cả 3 đại lượng đều có thể biến đổi thì liệu 3 đại lượng này có mối liên hệ gì với nhau? Trong bài này ta sẽ tổng hợp kết quả của hai bài trước để tìm ra công thức thể hiện sự phụ thuộc lẫn nhau giữa 3 đại lượng ấy
GV chuyển giao nhiệm vụ: yêu cầu HS hoàn thành yêu cầu
Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
Bước 3 Báo cáo kết quả và thảo luận
a Đồ thị:
b Trong quá trình (1-2’), ta có định luật Boyle - Mariotte:
p1V1= p2' V2 (1)
c Trong quá trình (2’-2), ta có định luật Charles:
p2'
p2=
T1
T2 hay p2'= p2T1
T2(2)
d Từ (1), (2):
p1V1
T1 =
p2V2
T2
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện
Bước 4 GV chốt lại PTTT:
Việc chọn trạng thái 1, 2 là bất kì và vậy ta có thể viết lại phương trình trên:
hằng số (3) Đây là phương trình trạng thái của khí lý tưởng hay phương trình Cla-pê-rôn
Chú ý: Hằng số ở (3) phụ thuộc vào khối lượng khí và bản chất của
khí mà ta xét
Trang 5 GV chuyển giao nhiệm vụ: Tự tìm lại hai định luật đã học và tự xây dựng quá trình đẳng áp
Bước 5 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm
Bước 6 Báo cáo kết quả và thảo luận
1 Khi p không đổi:
Thể tích V của một lượng khí có áp suất không đổi thì tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí
2 Đường đẳng áp.
3 Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0K và 0K gọi
là độ không tuyệt đối
- Học sinh các nhóm khác thảo luận, nhận xét, bổ sung và sữa lỗi về câu trả lời của nhóm đại diện
Bước 7 Giáo viên tổng kết hoạt động
Hoạt động 3: Luyện tập
a Mục tiêu:
- Vận dụng được phương trình Clapêrôn để đưa ra các phương trình của đẳng quá trình
- Vận dụng được định luật để giải thích các hiện tượng thực tế và giải các bài toán liên quan
- Vận dụng được định luật Bôilơ – Mariôt, định luật Sac-lơ để giải các bài tập trong bài và các bài tập tương tự
- Vận dụng được phương trình Clapêrôn để giải được các bài tập ra trong bài và bài tập
b Nội dung: Học sinh làm bài tập trắc nghiệm online.
c Sản phẩm: Kiến thức được hệ thống và hiểu sâu hơn các định nghĩa, làm được các bài tập
tính toán đơn giản
d Tổ chức thực hiện:
Bước thực
hiện
Nội dung các bước
Bước 1 Giáo viên củng cố kiến thức cho học sinh bằng bài hát
Giáo viên hướng dẫn học sinh làm bài tập trắc nghiệm online
Bước 2 Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm dưới sự hướng dẫn của GV
Bước 3 Học sinh làm các câu hỏi trắc nghiệm trực tuyến:
Câu 1: Tập hợp ba thông số nào sau đây xác định trạng thái của một lượng
khí xác định ?
A. Áp suất, thể tích, khối lượng B.Áp suất, nhiệt độ tuyệt đối, thể tích
C. Thể tích, trọng lượng, áp suất D. Áp suất, nhiệt độ, khối lượng
Trang 6Câu 2: Đối với một lượng khí lý tưởng xác định, khi nhiệt độ không đổi thì
áp suất
A tỉ lệ nghịch với thể tích.B.tỉ lệ thuận với bình phương thể tích
C.tỉ lệ thuận với thể tích D.tỉ lệ nghịch với bình phương thể tích
Câu 3: Đối với một lượng khí xác định, quá trình nào sau đây là đẳng áp?
A nhiệt độ tăng, thể tích tăng.
B nhiệt độ giảm, thể tích tăng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối.
C nhiệt độ tăng, thể tích tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
D nhiệt độ không đổi, thể tích giảm.
Câu 4: Hệ thức nào dưới đây không phù hợp với nội dung định luật Sác-lơ?
C p ∼ T D. p1/T1 = p2/T2
Câu 5: Đốt nóng đẳng tích một lượng khí sao cho nhiệt độ tuyệt đối tăng
lên 1,5 lần Khi đó áp suất
A tăng lên 3 lần B. giảm đi 3 lần.C.tăng lên 1,5 lần D. giảm đi 1,5 lần
Câu 6: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích 4 lít thì áp suất của
khí tăng lên bao nhiêu lần?
A 2,5 lần B 2 lần. C 1,5 lần D 4 lần
Câu 7: Ở 270C thể tích của một lượng khí là 6 lít Thể tích của lượng khí đó
ở nhiệt độ 2270C khi áp suất không đổi là
D 50 lít
Câu 8: Nén 10 lít khí ở nhiệt độ 270C để thể tích của nó giảm chỉ còn 4 lít,
Bước 4 Giáo viên tổng kết hoạt động 6 và đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học
tập của học sinh
+ Ưu điểm: ………
+ Nhược điểm cần khắc phục: ………
Hoạt động 4: Vận dụng
a Mục tiêu:
- Giúp học sinh tự vận dụng, tìm tòi mở rộng các kiến thức trong bài học và tương tác với cộng đồng Tùy theo năng lực mà các em sẽ thực hiện ở các mức độ khác nhau
b Nội dung: Học sinh thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo nhóm hoặc cá nhân
c Sản phẩm: Bài tự làm vào vở ghi của HS.
d Tổ chức thực hiện:
Nội dung 1:
Ôn tập - Yêu cầu HS về nhà học bài và làm bài tập trong SGK.
Nội dung 2:
Mở rộng
- Yêu cầu HS về nhà đọc phần “Em có biết?” trang 166, 167
Trang 7IV ĐIỀU CHỈNH, THAY ĐỔI, BỔ SUNG (NẾU CÓ)