Giáo án Vật Lí 10 Bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (mới, chuẩn nhất)

HOẠT ĐỘNG 1: Khởi động (5’)

Mục tiêu: HS biết được các nội dung cơ bản của bài học cần đạt được, tạo tâm thế cho học sinh đi vào tìm hiểu bài mới.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo.

Khí tồn tại trong tự nhiên có tuân theo định luật Bôilơ – Mariốt và định luật Sáclơ không?

GV:  Các khí thực (chất khí tồn tại trong thực tế) chỉ tuân theo gần đúng các định luật về chất khí , bài học hôm nay….

HS định hướng

Tiết 50:

PHƯƠNG TRÌNNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG

HOẠT ĐỘNG 2: Hình thành kiến thức

Mục tiêu:

- Từ các phương trình của định luật Bôilơ – Mariốt và định luật Sáclơ xây dựng được phương trình trạng thái của khí lý tưởng và từ biểu thức của phương trình này viết được biểu thức đặc trưng của các đẳng quá trình.

- Vận dụng được phương trình để giải được bài tập.

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Khí tồn tại trong tự nhiên có tuân theo định luật Bôilơ – Mariốt và định luật Sáclơ không?

- Tại sao vẫn áp dụng được định luật đó cho khí thực?

- Nêu và phân tích các giới hạn áp dụng các định luật chất khí

- Đọc SGK và trả lời

I. Khí thực và khí lí tưởng

- Các khí thực (chất khí tồn tại trong thực tế) chỉ tuân theo gần đúng các định luật về chất khí

- Khi ở nhiệt độ thấp, sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không quá lớn nên ta có thể áp dụng các định luật về chất khí.

- Nêu và phân tích quá trình biến đổi trạng thái bất kì của một lượng khí.

- Hướng dẩn: Xét thêm một trạng thái trung gian để có các đẳng quá trình đã học.

Từ(1)(p₁,V₁,T₁)sang (2’)(p’₂,V₁,T₂): đẳng tích

Từ (2’)(p’₂,V₁,T₂) sang (2) (p₂,V₂,T₂): đẳng nhiệt

Từ (1) và  (2) ta có   

Giới thiệu về phương trình Cla-pê-rông

- Xét quan hệ giữa các thông số trạng thái của hai trạng thái đầu và cuối của chất khí.

- Xây dựng biểu thức quan hệ giữa các thông số trạng thái  trong các đẳng quá trình và rút ra quan hệ 31.1

II. Phương trình trạng thái khí lí tưởng

 Xét một khối khí xác định:

- ở trạng thái 1 được xác định bởi 3 thông số:   ( p₁,V₁,T₁)

- ở trạng thái 2 được xác định bởi 3 thông số:   ( p₂,V₂,T₂)

Hướng dẫn: xác định các thông số p, V và T của khí ở mỗi trạng thái

Làm bài tập ví dụ trong SGK. Trình bày kết quả

Một cái bơm chứa 100 cm³ không khí ở nhiệt độ 27°C vá áp suất là 10⁵ Pa. Tính áp suất của không khí trong bơm khi không khí bị nén xuống cò 20 cm³ và nhiệt độ tăng lên tới  39°C

Giải

Từ PTTT KLT

- Phát biểu khái niệm quá trình đẳng áp

- Gợi ý cho học sinh phát biểu

- Nhận xét câu trả lời

- HS phát biểu

III. Quá trình đẳng áp

1. Quá trình đẳng áp:

Là quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp.

Gợi ý cho Hs nhận xét từ pt           

Nếu giữ cho p không đổi nghĩa là p₁ = p₂ thì ta sẽ xây dựng được phương trình nào?

- từ phương trình yêu cầu hs phát biểu định luật Gay Luy-xác

- Học sinh lập công thức và trả lời

2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp

Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

- Gợi ý: Xét hai điểm thuộc hai đường đẳng áp, biểu diễn các trạng thái có cùng thể tích hay cùng nhiệt độ

- Vẽ đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ trong quá trình đẳng áp.

- Nhận xét về dạng đường đồ thị thu được.

3. Đường đẳng áp

Trong hệ tọa độ (V,T) đường đẳng tích là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ.

- Với những áp suất khác nhau của cùng một khối lượng khí, ta có những đường đẳng áp khác nhau.

- Các đường đẳng áp ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn các đường đẳng tích ở dưới

- Từ PTTT Nếu giảm nhiệt độ tới 0 K thì p và V sẽ có giá trị như thế nào?

- Nếu tiếp tục giảm nhiệt độ dưới 0 thì áp suất và thể tích thế nào?

- Giới thiệu về nhiệt giai Ken-vin

- p = 0 và V = 0

- p <0 và V < 0

IV. Độ không tuyệt đối

- Nhiệt giai bắt đầu từ 0 K        (- 273C )

- 0K gọi là độ không tuyệt đối

- Các nhiệt độ trong nhiệt giai này đều dương.

1 K bằng 1 C (nhiệt giai xen-xi-út)

HOẠT ĐỘNG 3: Hoạt động luyện tập (10')

Mục tiêu: Luyện tập củng cố nội dung bài học

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

GV giao nhiệm vụ cho học sinh làm bài tập trắc nghiệm:

Câu 1: Đại lượng không phải thông số trạng thái của một lượng khí là

    A. thể tích.

    B. khối lượng.

    C. nhiệt độ.

    D. áp suất.

Câu 2: Tập hợp ba thông số xác định trạng thái của một lượng khí xác định là

    A. áp suất, thể tích, khối lượng.

    B. áp suất, nhiệt độ, thể tích.

    C. nhiệt độ, áp suất, khối lượng.

    D. thể tích, nhiệt độ, khối lượng.

Câu 3: Quá trình nào dau đây là đẳng quá trình.

    A. Đun nóng khí trong một bình đậy kín.

    B. Không khí trong quả bóng bay bị phơi nắng, nóng lên, nở ra làm căng bóng.

    C. Đun nóng khí trong một xilanh, khí nở ra đẩy pit-tông chuyển động.

    D. Cả ba quá trình trên đều không phải là đẳng quá trình.

Câu 4: Hệ thức nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng áp?

Câu 5: Phương trình nào sau đây là phương trình trạng khí lý tưởng tổng quát?

Câu 6: Một khối khí lí tưởng chuyển từ trạng thái 1 (4 atm, 6 l, 293 K) sang trạng thái 2 (p, 4l, 293 K). Giá trị của p là

    A. 6 atm.

    B. 2 atm.

    C. 8 atm.

    D. 5 atm.

Câu 7: Một bình chứa một lượng khí ở nhiệt độ 27°C và áp suất p. Để áp suất tăng gấp đôi thì nhiệt độ phải tăng đến

    A. 54°C.

    B. 300°C.

    C. 600°C.

    D. 327°C.

Câu 8: Một xilanh cso pit-tông đóng kín chứa một khối khí ở 30°C, 750 mmHg. Nung nóng khối khí đến 200°C thì thể tích tăng 1,5 lần. Áp suất khí trong xilanh lúc này xấp xỉ bằng

    A. 760 mmHg.

    B. 780 mmHg.

    C. 800 mmHg.

    D. 820 mmHg.

Câu 9: Một bóng thám không được chế tạo để có thể tăng bán kính lên tới 10 m khi bay ở tầng khí quyển có áp suất 0,03 atm và nhiệ đô 200K. Khi bóng được bơm không khí ở áp suất 1 atm và nhiệt độ 300 K thì bán kinh của bóng là

    A. 3,56 m.

    B. 10,36 m.

    C. 4,5 m.

    D. 10,45 m.

Câu 10: Biết khí có thể tích 30 cm³ ở 0°C. Quá trình có áp suất không đổi. Thể tích của một khối khí ở 54,6°C là

    A. 0.

    B. 4 cm³.

    C. 24 cm³.

    D. 48 cm³.

Câu 11: Nếu nung nóng khí trong một bình kín lên thêm 423°C thì áp suất khí tăng lên 2,5 lần. Nhiệt độ của khí trong bình là

    A. 100°C.

    B. - 173°C.

    C. 9°C.

    D. 282°C.

Câu 12: Một lượng khí ở trong một xilanh thẳng đứng có pit-tông ở bên trong. Khí có thể tích 3 l ở 27°C. Biết diên tích tiết diện pit-tông S = 150 cm³, không có má sát giữa pit-tông và xilanh, pit-tông vẫn ở trong xilanh và trong quá trình áp suất không đổi. Khi đun nóng xilanh đến 100°C thì pit-tông được nâng lên một đoạn là

    A. 4,86 cm.

    B. 24,8 cm.

    C. 32,5 cm.

    D. 2,48 cm.

Hướng dẫn giải và đáp án

HOẠT ĐỘNG 4: Hoạt động vận dụng (8’)

Mục tiêu: Vận dụng làm bài tập

Phương pháp dạy học: Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Một lượng khí đựng trong một xilanh có pittông chuyển động được. Các thông số trạng thái của lượng khí này là: 2 atm, 15lít, 300K. Khi pittông nén khí, áp suất của khí tăng lên tới 3,5 atm, thể tích giảm còn 12 lít. Nhiệt độ của khí nén là

- HS trả lời.

- HS nộp vở bài tập.

- HS tự ghi nhớ nội dung trả lời đã hoàn thiện.

Đáp án: 420K

HOẠT ĐỘNG 5: Hoạt động tìm tòi và mở rộng (2’)

Mục tiêu: Tìm tòi và mở rộng kiến thức, khái quát lại toàn bộ nội dung kiến thức đã học

Phương pháp dạy học:  Dạy học nhóm; dạy học nêu và giải quyết vấn đề; phương pháp thuyết trình; sử dụng đồ dung trực quan

Định hướng phát triển năng lực: giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực xử lí tình huống, năng lực giao tiếp, năng lực nhận thức, điều chỉnh hành vi, tư duy sáng tạo

Trả lời câu hỏi: Với một lượng khí đã cho thì hằng số trong công thức pV/T = hằng số có một giá trị duy nhất hay có thể có nhiều giá trị?