- 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[r]
Trang 1GIÁO ÁN GIẢNG DẠY Bài 31 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG
(Tiết 1)
I MỤC TIÊU
+ Từ các phương trình của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ xây dựng phương trình Cla-pê-rôn 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 biểu thức liên hệ giữa thể tích
và nhiệt độ trong quá trình đẳng áp Nhận biết được dạng của đường đẳng áp trong
hệ tọa độ (V,T)
+ Hiểu ý nghĩa của “ Độ không tuyệt đối”
+ Vận dụng được phương trình Cla-pê-rôn để giải được các bài tập trong SGK và các bài tập tương tự, đặc biệt là bài tập về quá trình đẳng áp
II CHUẨN BỊ:
1.Giáo viên:
- Một số ví dụ về quá trình đẳng áp
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
III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC:
HOẠT ĐỘNG 1: (5 phút) Kiểm tra bài cũ
Câu 1 Phát biểu nội dung và viết biểu thức của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt? Giải thích các đại lượng có mặt trong biểu thức?
Trang 2Câu 2 Đường đẳng nhiệt là gì? Hãy vẻ hình dạng của đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ(pOV)?
Câu 3 Phát biểu nội dung và viết biểu thức của định luật Sác-lơ? Giải thích các đại lượng có mặt trong biểu thức?
Câu 4 Đường đẳng tích là gì? Hãy vẽ hình dạng của đường đẳng tích trong hệ tọa độ(pOT)?
HOẠT ĐỘNG 2: (1phút): Giới thiệu bài mới
Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ 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 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
HOẠT ĐỘNG 3: ( 5 phút) Tìm hiểu khí thực và khí lí tưởng.
- Một em hãy nhắc lại
định nghĩa khí lí tưởng ?
- Khí thực là gì?
- Chúng ta đã học 2 định
luật về chất khí, đó là
định luật nào vậy các em?
- Chất khí trong đó các phân tử được coi là chất điểm và chỉ tương tác khi
va chạm được gọi là khí lí tưởng
- Chất khí tồn tại trong thực tế như ôxi, nitơ, cacbonic
- Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ
Bài 31 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG
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
Trang 3- Có phải mọi chất khí
đều tuân theo đúng 2 định
luật này không?
- Trong trường hợp nào
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
- Không Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng 2 định luật này
- Khi sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không lớn ở những nhiệt
độ và áp suất thông thường, ta có thể coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng
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
HOẠT ĐỘNG 4: (20 phút) Phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
- Bây giờ cô xét một
lượng khí có trạng thái
1 (p1,V1,T1), bằng các
đẳng quá trình, cô làm
cho lượng khí này
chuyển sang trạng thái
2 (p2,V2,T2) qua trạng
thái trung gian là
1’(p’,V2,T1) như sơ đồ
h31.2 SGK
- Một em cho biết khi
chuyển từ trạng thái
(1) sang trạng thái (1’)
thì thông số nào không
đổi? Vậy đây là quá
trình gì?
- Vậy ta sẽ sử dụng
định luật gì tương ứng
với đẳng quá trình
này? Biểu thức của
- Nghe và tiếp nhận vấn đề
- Nhiệt độ không
đổi.-> Quá trình đẳng nhiệt
- Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt Biểu thức:
p1V1 = p’V2
- Thể tích không đổi
II Phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
Xét 1 lượng khí xác định từ trạng thái 1 (p1,V1,T1) trạng thái
2 (p2,V2,T2),qua trạng thái trung gian 1’(p’,V2,T1)
+giai đoạn 1: 11’: quá trình đẳng nhiệt
Trang 4định luật?
- Tương tự em nào có
thể cho cô biết, khi
chuyển từ trạng thái
(1’) sang trạng thái (2)
thì thông số nào không
đổi? và đây là quá
trình gì?
- Định luật và biểu
thức áp dụng cho quá
trình này là gì vậy?
(Gọi một học sinh bất
kì trong lớp trả lời)
- Từ biểu thức (2) ta
có p’ bằng gì các em?
- Từ (1) và (3) ta rút ra
được điều gì?
- Từ biểu thức (4) một
em hãy cho nhận xét?
- Phương trình (4)
được gọi là phương
trình trạng của khí lí
tưởng hay phương
trình Cla-pê-rôn
- Bây giờ chúng ta vận
dụng phương trình
trạng thái của khí lí
tưởng để giải bài tập
-> Quá trình đẳng tích
- Định luật Sác-lơ
Biểu thức: T p '
1
=p2
T2
- p'= p2T1
T2
p1V1
T1
T2
T =hs
- Đối với một lượng khí xác định khi biến đổi trạng thái thì pV
T =hs
- Nghe và ghi nhớ
p1V1 = p’V2 (1) +giai đoạn 2: 1’2: đẳng tích
p '
T1
T2 (2) (2)=> p'= p2T1
T2 (3) Thế (3) vào (1) ta được:
p1V1=p2T1
T2
V2
=>
p1V1
T1 =
p2V2
T2
T =hs
(4)
Kết luận : Đối với một lượng khí xác định khi biến đổi trạng thái thì pVT =hs
- Phương trình (4) được gọi là phương trình trạng của khí lí tưởng hay phương trình Cla-pê-rôn
4.HOẠT ĐỘNG 5 (12 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 tập áp dụng Giải bài 1:
Trang 5Bài 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
+ Sử dụng phương trình
Claperon để tìm thông số còn lại
- Nhận xét và sửa 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
- Hoạt động nhóm, làm trên bảng nhóm
- Hoạt động nhóm, làm trên bảng nhóm
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:
p T1V1
1
T2
⇒ T2=T1p2V2
p1V1
Thay số ta được:
T 2= 420K
- Đáp án đúng câu C
Trang 6D Trong cả ba hiện tượng
trên
- Yêu cầu học sinh chọn đáp án và
giải thích
- Nhận xét , bổ sung
5.HOẠT ĐỘNG 6 (2 phút):Củng cố bài học, dặn dò.
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 ?
- Làm các bài tập còn lại trong phiếu học tập và
trong SGK
- Cá nhân củng cố bài học
Mỹ Tho, ngày 28 tháng 2 năm 2013
Bài 31 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG
(Tiết 2)
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
Trang 7- 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: (5 phút) Quá trình đẳng áp là gì?
- Một em hãy nhắc lại quá
trình là gì? Đẳng quá
trình là gì?
- Vậy có thể có bao nhiêu
đẳng quá trình vậy em?
- Cá nhân tiếp thu câu hỏi
và trả lời
- Có 3 đẳng quá trình:
Đẳng T, đẳng V, đẳng p
III Quá trình đẳng áp
1 Quá trình đẳng áp
Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp
Trang 8Đó là những đẳng quá
trình nào?
- Các đẳng quá trình nào
mà ta đã được học rồi cả
lớp? Còn quá trình nào
mà ta chưa được học?
Vậy tiết này chúng ta sẽ
nghiên cứu quá trình đẳng
áp
- Dựa vào khái niệm đẳng
quá trình, một em hãy
phát biểu quá trình đẳng
áp là gì?
- Em nào có thể lên bảng
viết các thông số trạng
thái của hai trạng thái
trong quá trình đẳng áp?
- Chúng ta thấy từ trạng
thái 1 chuyển sang trạng
thái 2 thì áp suất không
đổi, chỉ có V và T là thay
đổi Để biết được mối liên
hệ giữa hai đại lượng này
với nhau như thế nào
chúng ta qua phần 2
- Gọi một học sinh trả lời
- Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp
+ Trạng thái 1: p, V1,T1 + Trạng thái 2: p, V2,T2.
+ Trạng thái 1: p, V1,T1 + Trạng thái 2: p, V2,T2.
Hoạt động 3:(15phút) Liên hệ giữa thể tích, nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp
- Em nào có thể lên bảng
viết lại phương trình trạng
thái của khí lí tưởng
- Nếu cho p1= p2 thì
phương trình trạng thái
của khí lí tưởng viết lại
p T1V1
1
=p2V2
T2
2 Liên hệ giữa thể tích
và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp.
- Phương trình trạng thái của khí lí tưởng:
p T1V1
1
T2
- Khi p = const:
Trang 9như thế nào?
- Hãy phát biểu bằng lời
biểu thức vừa thu được?
- Tương tự như đường
đẳng nhiệt và đường đẳng
tích, trong quá trình biến
đổi trạng thái của một
lượng khí xác định khi p
= const sẽ được biểu diễn
bằng đường gì?
T1 =
T2 ⇒ V1
T1=
V2
T2
⇒ V
- Trong qúa trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
- Đường đẳng áp
T1 =
T2 ⇒ V1
T1=
V2
T2
⇒ V
Trong qúa trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
Hoạt động 4: ( 5 phút) Đường đẳng áp.
- Đường đẳng áp là gì?
- Dựa vào khái niệm
đường đẳng áp, một em
hãy lên bảng vẽ đường
đẳng áp trong hệ tọa độ
(V,T)?
- Chứng minh p1<p2:
+ Kẻ một đường song
song với trục T
+ Vì V1=V2=V0
T1<T2
=> p1<p2
- Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp
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
Vì V1=V2=V0
T1<T2
=> p1<p2
Hoạt động 5: (10 phút) Độ không tuyệt đối
1/Độ không tuyệt đối:
- Yêu cầu học sinh nhận -Nhận xét về áp suất và
IV “Độ không tuyệt đối”
V
p
T 1
T 2
V 0
Trang 10xét về áp suất và thể tích
khi T = 0 và T < 0
- Giới thiệu về độ không
tuyệt đối và nhiệt độ tuyệt
đối
thể tích khi T = 0 và T<0
- Ghi nhận độ không tuyệt đối và nhiệt độ 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 con người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là 10-9 oK
Hoạt động 6: (5phút) Củng cố và dặn dò:
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
tập cuối chương 5 sách bài tập
- Tóm tắt những kiến thức cơ bản đã học trong bài
- Nghe sự hướng dẫn của thầy cô
- Ghi các bài tập về nhà
V Rút kinh nghiệm: