bài phương trình trạng thái khí lí tưởng

GIÁO ÁN GIẢNG DẠYHọ và tên sinh viên thực tập: Châu Thị Kim Huệ Khoa: Vật Lý Trường thực tập: THPT Chuyên Trần Đại Nghĩa Lớp thực tập: 10A2 Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Thầy Văn Đức Th

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY

Họ và tên sinh viên thực tập: Châu Thị Kim Huệ Khoa: Vật Lý

Trường thực tập: THPT Chuyên Trần Đại Nghĩa Lớp thực tập: 10A2

Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Thầy Văn Đức Thái

Bài 31 :

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG

(tiết 1)

(SGK Vật lý 10 cơ bản)

I MỤC TIÊU:

1.Về kiến thức:

- Từ các phương trình của định luật Bôilơ-Mariốt và định luật Sáclơ xây dựng được phương trình Claperôn và từ biểu thức của phương trình này viết được biểu thức đặc trưng cho các đẳng quá trình

- Nêu được định nghĩa quá trình đẳng áp, viết được hệ thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp

- Nhận dạng được đường đẳng áp trong các hệ tọa độ (p,T), (p,V), (V,T)

- Hiểu ý nghĩa vật lý của “ độ không tuyệt đối ”

2.Về kĩ năng:

- Sử dụng phương pháp nghiên cứu sự phụ thuộc của một đại lượng đồng thời vào nhiều đại lượng khác Cụ thể trong bài là sự phụ thuộc của p đồng thời vào V và T

- Vận dụng được phương trình Claperôn để giải các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự

- Vẽ đường đẳng nhiệt trong hệ toạ độ (p,v) và đường đẳng tích trong hệ toạ độ (p,v)

- Vẽ được đường đẳng áp trong các hệ tọa độ (p,T), (V,T), (p,T)

3.Về thái độ:

- Hứng thú trong học tập vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp vật lý cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học

- Có tác phong tỉ mỉ ,cẩn thận, chính xác

II CHUẨN BỊ:

1.Giáo viên:

- Một số ví dụ về quá trình đẳng áp

- Phiếu học tập.

2.Học sinh:

- Ôn lại các bài 29 và 30

- Bảng hoạt động nhóm

III PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY:

- Phương pháp thuyết trình

- Phương pháp dạy học nêu vấn đề

- Phương pháp đàm thoại

- Phương pháp trình bày trực quan

- Phương pháp tích cực hóa học sinh (thảo luận và làm việc theo nhóm) dưới sự chỉ dẫn của giáo viên

IV TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

1.Hoạt động 1(5 phút): Ổn định lớp Kiểm tra bài cũ Đặt vấn đề.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

- Kiểm tra bài cũ:

+ Phát biểu định luật Boyle-Mariotte và viết

biểu thức?

+Phát biểu định luật Charles và viết biểu thức?

- Định luật Boyle-Mariotte và định luật Charles

chỉ xác định mối liên hệ giữa hai trong ba thông

số trạng thái của một lượng khí khi thông số

còn lại không đổi Trong thực tế thường xảy ra

các quá trình trong đó cả ba thông số p,V,T đều

biến thiên phụ thuộc lẫn nhau.Các em hãy nhìn

vào hình 31.1, khi ta nhúng một quả bóng bàn

bẹp vào nước nóng, quả bóng phồng lên như

cũ.Trong quá trình này ,cả nhiệt độ , thể tích và

- Trả lời:

+ Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích Biểu thức:

pV = const + Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

Biểu thức:

T p = const

- Lắng nghe

áp suất của lượng khí chứa trong quả bóng đều

thay đổi Vậy phương trình nào xác định mối

liên hệ giữa ba thông số của lượng khí này? Bài

học hôm nay sẽ giúp chúng ta hiểu rõ điều đó

Chúng ta sang bài 31 Phương trình trạng thái

của khí lí tưởng

Bài 31:

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ

LÍ TƯỞNG

2.Hoạt động 2(5 phút): Phân biệt khí thực và khí lý tưởng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung kiến thức

- Trước hết chúng ta cùng phân

biệt khí thực và khí lý tưởng

- Nhắc lại định nghĩa khí lý

tưởng?

- Đọc SGK và trả lời các câu hỏi

sau:

+ Khí trong tự nhiên có tuân

theo định luật Bôilơ-Mariốt và

định luật Sáclơ hay không?

( Nhấn mạnh:chỉ có khí lí tưởng

là tuân theo đúng các định luật

chất khí.)

+ Trong trường hợp nào có thể

coi gần đúng khí thực là khí lí

tưởng?

- Nhận xét , bổ sung

(Ở những điều kiện áp suất và

nhiệt độ thông thường có thể coi

gần đúng khí thực là khí lí tưởng

- Khi không yêu cầu độ chính

xác cao, ta có thể áp dụng các

định luật về chất khí lí tưởng để

tính áp suất, thể tích và nhiệt độ

của khí thực.)

-Chất khí trong đó các phân tử được xem là chất điểm và chỉ tương tác với nhau khi va chạm

- Trả lời

- Trả lời

I Khí thực và khí lí tưởng

- Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật chất khí

- Ở những điều kiện áp suất và nhiệt độ thông thường có thể coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng

3.Hoạt động 3(20 phút):Xây dựng phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung kiến thức

*Mục II chúng ta cùng xây dựng

phương trình trạng thái của khí lí

tưởng

- Để lập phương trình này ta

chuyển lượng khí từ trạng thái

1(p1,V1,T1) sang trạng thái

2(p2,V2,T2) thông qua trạng thái

trung gian 1’(p1’,V2,T2)

p1 p’1 p2

1 V1 1’ V2 2 V2

T1 T=hs T1 V=hs T2

- Hoàn thành yêu cầu C1?

- Gợi ý:

+ Lượng khí chuyển từ

trạng thái 1 sang trạng thái 1’ ,

thông số nào không đổi và từ trạng

thái 1’ sang trạng thái 2 thông số

nào không đổi? Áp dụng định luật

nào cho từng quá trình biến đổi

trạng thái?

- Hướng dẫn học sinh rút ra

phương trình trạng thái

- Phương trình:

p1V1/T1=p2V2/T2

cho mối liên hệ trực tiếp giữa các

thông số của hai trạng thái hoàn

toàn khác nhau của một lượng khí

xác định Đây là hai trạng thái bất

kì nên phương trình đúng với mọi

trạng thái Vậy phương trình tổng

quát có dạng như thế nào?

- Lưu ý với học sinh: trong biểu

- Lượng khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình đẳng nhiệt:

p1 V 1 =p 1’ V 2

- Lượng khí chuyển từ trạng thái 1’ sang trạng thái 2 bằng quá trình đẳng tích

2

2 1

, 1

T

p T

p



- Từ (1) và (2) ta có:

2

2 2 1

1 1

T

V p T

V p



hay :

T

pV

= hằng số

II.Phương trình trạng thái của khí

lí tưởng

p1 p’1 p2

1 V1 1’ V2 2 V2

T1 T=hs T1 V=hs T2

- Áp dụng định luật Bôilơ-Mariốt :

p1 V 1 = p 1’ V 2 (a)

- Áp dụng định luật Sáclơ:

2

2 1

, 1

T

p T

p

 (b)

- Từ (a) và (b) ta có:

2

2 2 1

1 1

T

V p T

V p



- Tổng quát:

T

pV

= hằng số Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (phương trình Claperon)

thức tổng quát thì hằng số phụ

thuộc vào khối lượng khí đang xét

-Giới thiệu nhanh lịch sử ra đời và

đặt tên của phương trình

- Gỉa sử V1<V2 và T2>T1, hãy biểu

diễn quá trình biến đổi từ trạng

thái 1 sang trạng thái 2 trong hệ

toạ độ (p,V)?( vẽ trục toạ độ lên

bảng )

- Hướng dẫn học sinh vẽ đồ thị:

+ Hãy xác định các điểm biểu

diễn trạng thái 1 và 2 (gợi ý học

sinh xác định)

+ Xác định điểm biểu diễn trạng

thái 1’ ( gợi ý học sinh xác định)

+ Vẽ đường biểu diễn sự biến đổi

trạng thái 1 sang trạng thái 1’ và từ

trạng thái 1’ sang trạng thái 2

- Nhận xét, kết luận

- Hoạt động nhóm , vẽ trên bảng của nhóm

-Đồ thị

4.Hoạt động 4(13 phút):Vận dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung kiến thức

- Yêu cầu học sinh làm bài tập trong

phiếu học tập

Bài 1: Một lượng khí đựng trong

một xilanh có pit-tông chuyển động

được Các thông số trạng thái của

lượng khí này là : 2 atm, 15 lit, 300

K Khi pit-tông nén khí, áp suất của

khí tăng lên tới 3,5 atm, thể tích

giảm còn 12 lit Xác định nhiệt độ

của khí nén?

- Gợi ý:

+ Xác định các thông số ở

trạng thái 1 và 2

- Hoạt động nhóm, làm trên bảng nhóm

- Bài tập áp dụng

Giải bài 1:

Tóm tắt:

Trạng thái 1:

p1= 2 atm

V1= 15 lit ,T1= 300 K

Trạng thái 2:

p2= 3,5 atm

V2= 12 lít, T2=?

Áp d ụng:

+ Sử dụng phương trình

Claperon để tìm thông số còn lại

- Nhận xét và sữa bài giải

Bài 2 :

Trong quá trình nào sau đây,

cả ba thông số trạng thái của một

lượng khí xác định đều thay đổi ?

A Không khí bị nung nóng

trong một bình đậy kín

B Không khí trong một quả

bóng bàn bị một học sinh

dùng tay bóp bẹp

C Không khí trong một

xilanh được nung nóng,

dãn nở và đẩy pit-tông

dịch chuyển

D Trong cả ba hiện tượng

trên

- Yêu cầu học sinh chọn đáp án và

giải thích

- Nhận xét , bổ sung

- Hoạt động nhóm, làm trên bảng nhóm

2

2 2 1

1 1

T

V p T

V p





1 1

2 2 1

V p T

T 

Thay số ta được:

T 2= 420K

- Đáp án đúng câu C

5.Hoạt động 5(2 phút):Củng cố bài học, dặn dò.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS

Bài học này học sinh cần nắm:

- Phân biệt khí thực và khí lí tưởng

- Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

- Từ phương trình trạng thái khí lí tưởng có thể

rút ra biểu thức của định luật Bôilơ-Mariốt và

biểu thức của định luật Sáclơ.Nếu thông số p

không đổi mối quan hệ giữa V và T như thế

nào ?

- Cá nhân củng cố bài học

- Làm các bài tập còn lại trong phiếu học tập và

trong SGK

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Châu Thị Kim Huệ

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY

Họ và tên sinh viên thực tập: Châu Thị Kim Huệ Khoa: Vật Lý

Trường thực tập: THPT Chuyên Trần Đại Nghĩa Lớp thực tập: 10A2

Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Thầy Văn Đức Thái

Bài 31 :

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG

(tiết 2)

(SGK Vật lý 10 cơ bản)

I MỤC TIÊU:

1.Về kiến thức:

- Từ các phương trình của định luật Bôilơ-Mariốt và định luật Sáclơ xây dựng được phương trình Claperôn và từ biểu thức của phương trình này viết được biểu thức đặc trưng cho các đẳng quá trình

- Nêu được định nghĩa quá trình đẳng áp, viết được hệ thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp

- Nhận dạng được đường đẳng áp trong các hệ tọa độ (p,T), (p,V), (V,T)

- Hiểu ý nghĩa vật lý của “ độ không tuyệt đối ”

2.Về kĩ năng:

- Sử dụng phương pháp nghiên cứu sự phụ thuộc của một đại lượng đồng thời vào nhiều đại lượng khác Cụ thể trong bài là sự phụ thuộc của p đồng thời vào V và T

- Vận dụng được phương trình Claperôn để giải các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự

- Vẽ đường đẳng nhiệt trong hệ toạ độ (p,v) và đường đẳng tích trong hệ toạ độ (p,v)

- Vẽ được đường đẳng áp trong các hệ tọa độ (p,T), (V,T), (p,T)

3.Về thái độ:

- Hứng thú trong học tập vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng đối với những đóng góp vật lý cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học

- Có tác phong tỉ mỉ ,cẩn thận, chính xác

II CHUẨN BỊ:

1.Giáo viên:

- Một số ví dụ về quá trình đẳng áp

- Phiếu học tập

2.Học sinh:

- Ôn lại các bài 29 và 30

- Bảng hoạt động nhóm

III PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY:

- Phương pháp thuyết trình

- Phương pháp dạy học nêu vấn đề

- Phương pháp đàm thoại

- Phương pháp trình bày trực quan

- Phương pháp tích cực hóa học sinh (thảo luận và làm việc theo nhóm) dưới sự chỉ dẫn của giáo viên

IV TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC:

Hoạt động 1 (5 phút) : Kiểm tra bài cũ :

- Cho biết khí thực và khí lí tưởng khác nhau ở những điểm nào ?

- Viết phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Hoạt động 2 (20 phút) : Tìm hiểu quá trình đẳng áp.

Hoạt động của giáo

viên

Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản

Yêu cầu học sinh nêu

khái niệm quá trình

đẳng nhiệt

Hướng dẫn để học sinh

xây dựng phương trình

đẳng áp

Yêu cầu học sinh rút ra

kết luận

Giới thiệu định luật

Gay-luyt-xắc

Yêu cầu học sinh nêu

khái niệm đường đẳng

áp

Yêu cầu học sinh vẽ

đường đẳng áp

Yêu cầu học sinh nhận

xét về dạng đường đẳng

áp

Yêu cầu học sinh nhận

xét về các đường đẳng

Tương tự quá trình đẳng nhiệt, đẳng tích cho biết thế nào là quá trình đẳng áp

Xây dựng phương trình đẳng áp

Rút ra kết luận

Nêu khái niệm đường đẳng áp

Vẽ đường đẳng áp

Nêu dạng đường đẳng áp

Nhận xét về các đường đẳng áp ứng với các áp suất khác nhau

III Quá trình đẳng áp.

1 Quá trình đẳng 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 p

 , ta

thấy khi 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 toạ độ OVT đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua góc toạ độ

Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một lượng khí ta có những đường đẳng áp khác nhau Đường ở trên có áp suất nhỏ hơn

áp ứng với các áp suất

khacs nhau

Hoạt động 3 (10 phút) : Tìm hiểu độ không tuyệt đối

Hoạt động của giáo

viên Hoạt động của học sinh Nội dung cơ bản

Yêu cầu học sinh nhận

xét về áp suất và thể tích

khi T = 0 và T < 0

Giới thiệu về độ không

tuyệt đối và nhiệt độ

tuyệt đối

Nhận xét về áp suất và thể tích khi T = 0 và T <

0

Ghi nhận độ không tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt đối

IV Độ không tuyệt đối.

Từ các đường đẳng tích và đẳng áp trong các hệ trục toạ độ OpT và OVT

ta thấy khi T = 0oK thì p = 0 và V = 0 Hơn nữa ở nhiệt độ dưới 0oK thì áp suất và thể tích sẽ só giá trị âm Đó là điều không thể thực hiện được

Do đó, 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 cong người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là 10-9 oK

Hoạt động 4 (10 phút) : Củng cố, giao nhiệm vụ về nhà

Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh

Cho học sinh tóm tắt những kiến thức cơ bản

trong bài

Hướng dẫn để học sinh giải các bài tập 4, 5,

6 trang 165, 166 sách giáo khoa

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tấp cuối

chương 5 sách bài tập

Tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài

Giải các bài tập theo sự hướng dẫn của thầy cô

Ghi các bài tập về nhà

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện

Châu Thị Kim Huệ