Sự chuyển trạng thái vật lý 10

HS : Khi đó cấu trúc của các vật bên trong bị thay đổi GV : Để có thể chuyển trạng thái thì khối chất cần phải trao đổi năng lượng với môi trường ngoài dưới dạng truyền nhiệt, đó là nhiệ

Bài 50

SỰ CHUYỂN TRẠNG THÁI

I MỤC TIÊU

- Có khái niệm chung về sự chuyển qua lại giữa ba trạng thái rắn, lỏng và khí khi thay đổi nhiệt độ và áp suất ngoài

- Hiểu được hai hiện tượng đặc trưng đi kèm theo sự chuyển trạng thái : Nhiệt chuyển trạng thái và sự biến đổi thể tích riêng ; biết liên hệ với hiện tượng thực tế

II CHUẨN BỊ

- Dụng cụ và các đồ dùng dạy học

-III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

 Ổn định lớp học

1) Kiểm tra bài củ :

+ Câu 01 : Khi nào chất lỏng dính ướt và khi nào chất lỏng không dính ướt với chất rắn ?

+ Câu 02 : Thế nào là hiện tượng mao dẫn và khi nào xảy ra hiện tượng mao dẫn rõ rệt ?

+ Câu 03 : Nếu chỉ có lực căng mặt ngoài thôi thì hiện tượng mao dẫn có xảy ra không ?

2) Nội dung bài giảng : 

Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh

I NHIỆT CHUYỂN TRẠNG THÁI

GV vấn đáp học sinh các trường hợp

chuyển trạng thái vật chất : 

GV : Khi chuyển trạng thái thì xảy ra thì

cấu trúc bên trong vật chất như thế nào ?

HS : Khi đó cấu trúc của các vật bên

trong bị thay đổi

GV : Để có thể chuyển trạng thái thì khối

chất cần phải trao đổi năng lượng với môi

trường ngoài dưới dạng truyền nhiệt, đó

là nhiệt chuyển trạng thái

GV : Các em cũng cần chú ý rằng nếu sự

chuyển trạng thái không kéo theo sự thay

đổi cấu trúc đột biến thì việc thu hay tỏa

I NHIỆT CHUYỂN TRẠNG THÁI

Sơ đồ biểu thị các biến đổi trạng thái

Khi chuyển trạng thái thì xảy ra “sự thay đổi cấu trúc” độ biến của chất Để có thể chuyển trạng thái thì khối chất cần phải trao đổi năng lượng với môi trường ngoài dưới dạng truyền nhiệt, đó là nhiệt chuyển trạng thái

nhiệt cũng không có gì đặc biệt Các em

có thể cho tí dụ trong trường hợp này

HS : Đun nóng vật rắn vô định hình thì

việc thu nhiệt không có gì đột biến

II SỰ BIẾN ĐỔI THỂ TÍCH RIÊNG

KHI CHUYỂN TRẠNG THÁI

GV : Thể tích riêng là thể tích ứng với

một đơn vị khối lượng

GV : Theo các em đối với các chất thì thể

tích riêng ở trạng thái rắn – lỏng và khí ,

thể tích riêng nào nhỏ hơn ?

GV : Thật ra thể tích riêng chính là một

khái niệm ngược lại với khối lượng riêng

HS : Đối với các chất thì thể tích riêng ở

trạng thái rắn nhỏ hơn ( Cũng như trong

cùng một chất thì khôi lượng riêng của

chất ấy ở trạng thái rắn lớn nhất)

GV : Các em cần chú rằng thể tích riêng

của nước ở trạng thái rắn lớn hơn ở trạng

thái lỏng Chính vì điều này ta nhận thấy

tại sao nước đá nổi lên mặt nước ( Khôi

lượng riêng của nước đá nhỏ hơn khối

lượng của nước ở cùng nhiệt độ )

Chú ý : Nếu sự chuyển trạng thái không kéo theo sự thay đổi cấu trúc đột biến thì việc thu hay tỏa nhiệt cũng không có gì đặc biệt

Thí dụ : Đun nóng vật rắn vô định hình thì việc thu nhiệt không có gì đột biến

II SỰ BIẾN ĐỔI THỂ TÍCH RIÊNG KHI CHUYỂN TRẠNG THÁI

Thể tích riêng là thể tích ứng với một đơn vị khối lượng

Đối với các chất thì thể tích riêng ở trạng thái rắn nhỏ hơn

Chú ý : Thể tích riêng của nước ở trạng thái rắn lớn hơn ở trạng thái lỏng

3) Cũng cố :

1/ Nhiệt chuyển trạng thái dùng để làm gì ?

2/ Hãy phân tích sự biến thiên nội năng khi biến đổi trạng thái

3/ Định nghĩa thể tích riêng ?

4) Dặn dò học sinh :

- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3

- Làm bài tập : 1; 2; 3

Bài 51 - 52

I MỤC TIÊU

- Hiểu được thí nghiệm về đường đẳng nhiệt thức nghiệm, chú ý đến quá trình ngưng tụ, hơi bão hòa và áp suất hơi bão hòa

- Biết được ý nghĩa của nhiệt độ tới hạn

- Biết được độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm cực đại , độ ẩm tương đối và điểm sương

II CHUẨN BỊ

- Đèn cồn, cốc thủy tinh nước, nhiệt kế

- Bài giáo án điện tử

III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

 Ổn định lớp học

1) Kiểm tra bài củ :

+ Câu 01 : Nhiệt chuyển trạng thái dùng để làm gì ?

+ Câu 02 : Hãy phân tích sự biến thiên nội năng khi biến đổi trạng thái

+ Câu 03 : Định nghĩa thể tích riêng ?

2) Nội dung bài giảng : 

Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh

I SỰ HĨA HƠI

GV : Ở những bài học trước mà

các em đã học, các em cho biết

thế nào là sự hóa hơi ?

HS : Sự hoá hơi là sự chuyển từ

trạng thái khí sang trạng thái lỏng

của vật chất

GV : Sự hoá hơi có bao nhiêu hình

thức ?

HS : Sự hóa hơi có hai hình thức

là sự Bay Hơi và Sôi

1) Sự bay hơi của chất lỏng

GV : Một giọt nước nhỏ lan trên

mặt bàn, nếu để lâu, các em thấy

giọt nước như thế nào ?

HS : Giọt nước nước đó bốc hơi

mất

Cho học sinh quan sát trên màng

hình giáo án điện tử

GV : Quan sát thí dụ minh họa

I SỰ HĨA HƠI

Sự hĩa hơi là sự chuyển tứ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi (khí) Sự hĩa hơi

cĩ thể xảy ra dưới hai hình thức : Bay hơi

và Sơi

1) Sự bay hơi của chất lỏng Mọi chất lỏng đều cĩ thể bay hơi Tốc độ bay hơi của một chất lỏng phụ thuộc vào các yếu tố sau đây :

Diện tích bề mặt thống của chất lỏng.

Nhiệt độ Giĩ trên bề mặt thống chất lỏng.

trên màng hình các em cho biết

tốc độ bay hơi phụ thuộc vào

những yếu tố nào ?

HS : Tốc độ bay hơi phụ thuộc

vào những yếu tố :

• Diện tích bề mặt thoáng

của chất lỏng

• Nhiệt độ của chất lỏng

• Gió trên bề mặt chất lỏng

2) Nhiệt hĩa hơi

GV : Ta giả sử có một khối lượng

1 kg nước, để chuyển 1 kg nước

đó thành hơi thì cần phải cung

cấp cho hệ này một nhiệt lượng,

nhiệt lượng này gọi là nhiệt hoá

hơi riêng

GV : Nhiệt hoá hơi ký hiệu là L,

đơn vị là J/kg

GV : Từ những thí nghiệm mà các

em quan sát, các em cho biết

nhiệt hoá hơi riêng phụ thuộc vào

những yếu tố nào ?

HS : Nhiệt hoá hơi riêng phụ

thuộc vào những yếu tố :

• Bản chất của chất lỏng

• Nhiệt độ mà khối chất lỏng

bay hơi

GV : Nhiệt hoá hơi riêng phần lớn

dùng những việc nào ?

HS : Khi khối chất lỏng bay hơi thì

các phân tử ngoài cùng trên bề

mặt khối lỏng có xu hướng bay ra

ngoài, như vậy thì chúng phải

thắng lực liên kết giữa nó với các

tử khác

GV : Các em đã học ở bài định

luật Pascal, các em cho biết trên

bề mặt thoáng chất lỏng có áp

suất không ?

HS : Đó chính là áp suất khí

quyển

2) Nhiệt hĩa hơi Nhiệt hố hơi riêng là nhiệt lượng cần truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng để nĩ chuyển thành hơi ở cùng nhiệt

độ

Kí hiệu L , đơn vị J/kg Nhiệt hố hơi riêng phụ thuộc vào các yếu tố :

Bản chất của chất lỏng

Nhiệt độ mà khối chất lỏng bay hơi Nhiệt hố hơi phần lớn dùng vào hai việc :

Phá vở liên kết các phân tử trong cấu trúc chất lỏng

Chuyển thành cơng thắng áp suất bên ngồi

GV : Khi phân tử muốn thoát ra

khỏi lòng chất lỏng thì nó cũng

cần một nhiệt lượng để thắng áp

suất khí quyển này

II SỰ NGƯNG TỤ

1) Thí nghiệm về đường đẳng

nhiệt

GV cho học sinh quan sát trên

màng hình và đồng thời mô tả mô

hình thí nghiệm :

GV : Các em cho biết trong giai

đoạn nén từ H đến M, áp suất khối

khí như thế nào ?

HS : Aùp suất khối khí tăng lên

GV : Đến vị trí M, nếu ta nén tiếp

tục thì áp suất và như thế nào và

hiện tựng gì xảy ra ở khối hơi ?

HS : Aùp suất không tăng, khối hơi

bắt đầu hoá lỏng Cáng nén vào

thì khối hơi hoá lỏng càng nhiều

GV : Hơi bị hoá lỏng như vậy gọi

là quá trình gì ?

HS : Đó là quá trình ngưng tụ

GV : Khi hơi bị nén mà áp suất hơi

không tăng ta gọi hơi đó ở trạng

thái bão hòa

GV giải thích ở trạng thái cân

bằng động 

2) Áp suất hơi bảo hịa

GV : Quan sát lại màng hình các

em nhận thấy trong quá trình khi

ta nén hơi chưa bão hoà ( hơi

khô), các em cho biết áp suất và

thể tích của hơi này như thế nào ?

HS : Áp suất tăng hơi và thể tích

hơi giảm, điều này cũng có nghĩa

là áp suất hơi phụ thuộc vào thể

tích hơi

II SỰ NGƯNG TỤ 1) Thí nghiệm về đường đẳng nhiệt Khi nén hơi ở nhiệt độ xác định, áp suất hơi sẽ tăng đến một giá trị cực đại nào đĩ

và hơi bắt đầu hố lỏng Khi ấy hơi được gọi là hơi bảo hịa, áp suất của nĩ gọi là áp suất bảo hịa ở nhiệt độ mà ta đang xét, kí hiệu p b

Hơi bão hịa là hơi ở trạng thái cân bằng động với chất lỏng của nĩ.

Khi bay hơi, cĩ những phân tử thốt ra khỏi khối lỏng tạo thành hơi của chất ấy nằm kề bên trên mặt thống khối lỏng Những phân tử hơi này cũng chuyển động hỗn loạn và cĩ một số phân tử cĩ thể bay trở vào khối lỏng Vậy qua mặt thống của khối lỏng luơn luơn cĩ hai quá trình ngược nhau : Quá trình phân tử bay ra và quá trình phân tử bay vào

Khi số phân tử bay ra bằng số phân tử bay vào thì ta cĩ trạng thái cân bằng động

2) Áp suất hơi bảo hịa  Áp suất của hơi khơ phụ thuộc vào thể tích của nĩ.

 Áp suất của hơi bảo hịa khơng phụ thuộc vào thể tích của nĩ.

GV : Trong quá trình nén từ vị trí

M đến vị trí N, các em nhận thấy

áp suất và thể tích của hơi này

như thế nào ?

HS : Thể tích hơi giảm, áp suất

hơi không đổi, điều này cũng có

nghĩa là áp suất hơi phụ không

phụ thuộc vào thể tích

 Nhận xét

GV : Cho học sinh quan sát thí

nghiệm trên màng hình GAĐT

trong việc nén hơi ở nhiệt độ 15 0 C

và 25 0 C đồng thời cho HS rút ra

nhận xét :

HS : Áp suất hơi bão hoà phụ

thuộc vào nhiệt độ

GV : Cho học sinh quan sát thí

nghiệm trên màng hình GAĐT

trong việc nén hai loại hơi khác

nhau ở cùng một nhiệt độ

HS : Ở cùng nhiệt độ , áp suất hơi

bão hoà của các chất lỏng khác

nhau là khác nhau

3) Nhiệt độ tới hạn

GV : Cho học sinh quan sát thí

nghiệm trên màng hình GAĐT

trong việc nén

GV : Khi chúng ta nén khối khí

CO 2 ở nhiệt độ 15 0 C, rồi ở nhiệt độ

31,1 0 C thì các em nhận thấy rằng

hơi bị hoá lỏng

GV : Bây giờ nếu như cúng ta

tăng nhiệt độ sao cho lớn hơn

nhiệt độ ban đầu thì ta có nén

được khối khí này hay không ?

HS : Ta không thể hoá lỏng khối

khí này bằng cách nén được ?

GV : NHư vậy đối với khí CO 2 thì

nhiệt độ 31,1 0 C gọi là nhiệt độ tới

hạn  nhiệt độ tới hạn

GV : Quan sát trên màng hình các

 Nhận xét  Với cùng một chất lỏng, áp suất hơi bão hịa Pb phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng lên thì áp suất hơi bão hịa tăng.

 Ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hịa của các chất lỏng khác nhau là khác nhau.

3) Nhiệt độ tới hạn  Đối với mỗi chất khí hay hơi, tồn tại một nhiệt độ gọi là nhiệt độ tới hạn Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì khơng thể hĩa lỏng khí hay hơi bằng cách nén  Sơi là quá trình hĩa hơi xảy ra khơng chỉ ở mặt thống khối lỏng mà cịn từ trong lịng khối lỏng.

Dưới áp suất ngồi xác định, chất lỏng sơi

ở nhiệt độ mà tại đĩ áp suất hơi bão hịa của chất lỏng bắng áp suất ngồi tác dụng lên mặt thống khối lỏng.

 Trong quá trình sơi nhiệt độ của chất lỏng khơng đổi

 Sơi cũng là sự hĩa hơi, nên khi sơi khối chất lỏng thu nhiệt hĩa hơi.

em thấy hiện tượng sôi của chất

lỏng, các em cho biết sự sôi cũng

là sự hoá hơi, sự sôi khác sự bay

hơi ở điểm nào ?

HS : Sự bay hơi chỉ xảy ra trên bề

mặt thoáng chất lỏng, còn sự sôi

xảy ra không những trên mặt

thoáng chất mà ngay cả trong

lòng chất lỏng

GV : Quan sát nước đang sôi ở

nhiệt độ 100 0 C , các em cho biết

trong quá trình sôi, nhiệt độ như

thế nào ?

HS : NHiệt độ không tăng nửa

GV : Các em cho biết trong quá

trình sôi, chất lỏng thu nhiệt hay

tỏa nhiệt ?

HS : Sôi cũng là sự hoá hơi, nên

trong quá trình sôi, chất lỏng thu

nhiệt hoá hơi

IV ĐỘ ẨM KHƠNG KHÍ

GV trình bay cho học sinh các

định nghĩa :

• Độ ẩm tuyệt đối

• Độ ẩm cực đại

• Độ ẩm tương đối

• Điểm Sương

Ở đây giáo viên cũng cần nói rõ

cho HS biết rằng độ ẩm tuyệt đối

và độ ẩm cực đại có mối quan hệ

chặt chẽ nhau thông qua nhiệt

độ :

Thí dụ : Ở 25 0 C, độ ẩm cực đại

của không khí là 23 g/m 3 , nêu ở

nhiệt độ 30 0 C thì 23 g/m 3 là độ ẩm

tuyệt đối.

IV ĐỘ ẨM KHƠNG KHÍ 1) Độ ẩm tuyệt đối

Độ ẩ m tuy ệ t đố i (h) c ủ a kh ơ ng kh í l à đạ i

l ượ ng c ĩ gi á tr ị b ằ ng kh ố i l ượ ng h ơ i n ướ c

t í nh ra gam ch ứ a trong 1 m kh 3 ơ ng kh í. 2) Độ ẩm cực đại

Độ ẩ m cực đại (H) c ủ a kh ơ ng kh í ở nhi ệ t độ

đã cho ch í nh l à đạ i l ượ ng c ĩ gi á tr ị b

ằ ng kh ố i l ượ ng t í nh ra gam c ủ a h ơ i n ướ c b

ã o h ị a ch ứ a trong 1 m kh 3 ơ ng kh í ở nhi

ệ t độ ấ y.

3) Độ ẩm tương đối

Độ ẩm tương đối : f ( tính bằng phần trăm)

4) Điểm sương Nhiệt độ mà tại đĩ hơi nước trong khơng khí trở thành bão hịa gọi là điểm sương.

3) Cũng cố :

1/ Phân biệt sự bay hơi và sự sôi

2/ Trạng thái cân bằng động giữa hơi bão hoà và khối lỏng là trạng thái như thế nào ?

3/ Tại sao áp suất hơi bão hoà không phụ thuộc vào thể tích, nó phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào ?

4/ Ý nghĩa của nhiệt độ tới hạn

4) Dặn dò học sinh :

- Trả lời câu hỏi 1 ; 2; 3

- Làm bài tập : 1; 2; 3

Chương 07

CƠ SỞ CỦA

NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

  

Bài 53

NGUYÊN LÝ THỨ NHẤT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

I MỤC TIÊU

- Hiểu được khái niệm nội năng, nghĩa là biết được :

+ Hệ đứng yên vẫn có khả năng sinh công do có nội năng

+ Nội năng bao gồm các dạng năng lượng nào bên trong hệ ?

+ Nội năng phụ thuộc vào các thông số trạng thái nào của hệ ?

- Biết được hai cáh làm biến đổi nội năng và biết được sự tương đương giữa nhiệt và công

- Hiểu được nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học, biết phát biểu nguyên lí, biết sử dụng biểu thức của nguyên lí

II CHUẨN BỊ

- Dụng cụ và các đồ dùng dạy học

-III TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

 Ổn định lớp học

1) Kiểm tra bài củ :

Câu 1/ Phân biệt sự bay hơi và sự sôi

Câu 2/ Trạng thái cân bằng động giữa hơi bão hoà và khối lỏng là trạng thái như thế nào ?

Câu 3/ Tại sao áp suất hơi bão hoà không phụ thuộc vào thể tích, nó phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào ?

Câu 4/ Ý nghĩa của nhiệt độ tới hạn

2) Nội dung bài giảng : 

Phần làm việc của giáo viên Phần ghi chép của học sinh

I NỘI NĂNG

GV : Khi quan sát nắp ấm bật bật vì hơi nước

sôi đẩy nắp ấm lên, như vậy hơi nước có thực

hiện công không các em ?

HS : Hơi nước thực hiện công

GV : Quan sát chiếc bình xịt nước hoa hoạt

động nhờ hơi nén trong bình phun ra

GV : Như vậy hơi có thực hiện công hay không

?

HS : Hơi nước đã thực hiện công

GV : Dạng năng lượng của hơi nước được gọi

là nội năng

GV : Nội năng là một dạng năng lượng bên

trong hệ, nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái của

hệ Nội năng bao gồm tổng động năng chuyển

động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và

thế năng tương tác giữa các phân tử đó

GV : Khi nhiệt độ càng cao thì vận tốc các

phân tử chuyển động như thế nào ?

HS : Vận tốc các phân tử chuyển động càng

nhanh nên động năng phân tử tăng

GV : Khi thể tích của khối khí tăng thì khoảng

cách của các phân tử nhử thế nào ?

HS : Khoảng cách các phân tử tăng lên nên thể

năng phân tử tăng

GV : Tóm lại nội năng phân tử phụ thuộc vào

các yếu tố nào ?

HS : Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể

tích

II HAI CÁCH LÀM BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG

GV : Theo các em có mấy cách làm biến đổi

nội năng

HS : Có hai cách làm biến đổi nội năng

HS : Nội năng bị biến đổi do thức hiện công

Thí dụ : Làm nóng miếng kim loại bằng ma

sát

HS : Nội năng bị biến đổi do sự truyền nhiệt

Thí dụ : Miếng kim loại nóng lên khi thả vào

I NỘI NĂNG

1) Quan sát

- Nắp ấm bật bật vì hơi nước sôi đẩy nắp ấm lên

- Chiếc bình xịt nước hoa hoạt động nhờ hơi nén trong bình phun ra

2) Kết luận

Nội năng là một dạng năng lượng bên trong hệ, nó chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ Nội năng bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử cấu tạo nên hệ và thế năng tương tác giữa các phân tử đó

3) Tính chất nội năng

Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích

U = f(T,V)

II HAI CÁCH LÀM BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG

1) Sự thực hiện công

Nội năng bị biến đổi do thức hiện công

Thí dụ : Làm nóng miếng kim loại bằng ma sát

2) Sự truyền nhiệt

Nội năng bị biến đổi do sự truyền