Bài giảng môn Vật lí 10 - Bài 30: Phương trình trạng thái khí lý tưởng

Nội dung text: Bài giảng môn Vật lí 10 - Bài 30: Phương trình trạng thái khí lý tưởng

1. KIỂM TRA BÀI CŨ Câu 1: Phát biểu định luật Bôi lơ – Ma riôt? Biểu thức? Phát biểu định luật Sác lơ? Biểu thức? Trả lời:- Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. pV=hằng số - Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyết đối. P = hằng số T
2. Câu 2. Gọi tên các đẳng quá trình được biểu diễn trong các giản đồ sau: p p p p V T T V O O O O a) b) c) d) a) và b): Quá trình đẳng nhiệt. c) và d): Quá trình đẳng tích.
3. Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng ba thông số p, V và T. Khi một trong ba thông số đó thay đổi thì hai thông số còn lại có thay đổi theo không? P V T
4. Bài 30: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG VẬT LÍ 10 – BAN CƠ BẢN Trường THPT LÊ QUÝ ĐÔN Giáo viên: Nguyễn Thị Bích Hòa
5. Bài 31: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I.2 Khí thực vàClick khí to addlí tưởng Title II.2 Phương trình Clicktrạng to add thái Title của khí lí tưởng III.2 Quá trìnhClick đẳngto add Title áp IV.2 “Độ khôngClick to tuyệt add Title đối”
6. I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG  Khí lí tưởng là chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm => Tuân theo đúng các định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt và Sác-lơ.  Khí thực là chất khí tồn tại trong thực tế (oxi,nitơ, cacbonic ) => Tuân theo gần đúng các định luật trên. • Khi không yêu cầu độ chính xác cao có thể coi khí thực tuân theo đúng các định luật chất khí
7. II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG Xét một lượng khí nhất định: ta chuyển lượng p khí này từ trạng thái 1 (p1,V1,T1) sang trạng thái 2 (p2,V2,T2) qua trạng thái trung gian 1’(p’, V2, p2 •(2) T2) • (1) p1 ➢1→1’: Quá trình đẳng nhiệt. Áp đụng định luật (1/) Bôi-lơ – Ma-ri-ốt p/ T2 T p1V1 = p’V2 (1) 1 0 V2 ➢1’→2: Quá trình đẳng tích. Áp dụng định luật Sac-lơ V1 p' p = 2 (2) TT12
8. II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG Từ (1) và (2) ta có : p V p V pV 1 1 = 2 2 Hay = const T1 T2 T Đây là phương trình trạng thái của khí lí tưởng hay phương trình Cla-pê-rôn.  Chú ý: - Đối với các lượng khí khác nhau thì hằng số trong phương trình trạng thái là khác nhau. - Với 1 mol khí bất kì thì hằng số này bằng R = 8,31 J/(mol.K); R được gọi là hằng số khí lý tưởng. - Các phương trình của định luật Bôi lơ-Mariốt và định luật Sắc-lơ có thể xem là các trường hợp riêng của phương trình trạng thái.
9. Một lượng khí đựng trong một xi-lanh có pit-tông chuyển động được. Lúc đầu khí có thể tích 15 lít, nhiệt độ 270C và áp suất 2atm. Khi pit-tông nén khí đến thể tích 12 lít thì áp suất khí tăng lên tới 4atm. Nhiệt độ trong pit-tông lúc này là bao nhiêu? Tóm tắt Giải Trạng thái 1 Trạng thái 2 Áp dụng phương trình trạng p = 2atm thái khí lí tưởng, ta có: 1 p2 = 4atm V1 = 15 lít p V p V pV V2 = 12 lít 1 1 2 2 22 = =TT21 T = 273 + 27 = 300 K 1 T2 = ? TT12 pV11 4.12 =T 300 = 480K 2 2.15
10. III. QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP 1. 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. p V p V Từ phương trình trạng thái: 1 1 = 2 2 T1 T2 Ta thấy, khi áp suất không đổi P1 = P2 thì: V V V 1 = 2 = const T1 T2 T Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
11. 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. Em hãy cho biết dạng đường đẳng áp trong đồ thị (V – T) (V) Trong hệ trục tọa độ ( V- T) p đường đẳng áp là đường thẳng kéo dài đi qua O. o T(K)
12. 3. Đường đẳng áp P V 1 P1 < P2 P2 T(K) O
13. IV. “ĐỘ KHÔNG TUYỆT ĐỐI” Nhận xét về áp suất và thể tích khi T = 0 và T < 0? (V) p V p o T(K) o T(K)
14. IV. “ĐỘ KHÔNG TUYỆT ĐỐI” • Nhiệt giai Ken-vin: nhiệt giai bắt đầu từ nhiệt độ 0 K ( - 273oC) • 0 K gọi là độ không tuyệt đối. T(K) = t oC + 273
15. LUYỆN TẬP Câu 1: Trong các hệ thức sau đây, hệ thức nào không phù hợp với phương trình trạng thái khí lí tưởng? P T P T A. PV = hằng số B. 1 1 = 2 2 T V1 V2 T1 T2 C. P1V1T2 = P2V2T1 D = . P1V1 P2V2
16. Câu 2: Trong hệ trục tọa độ (V,T), đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng áp? A. Đường thẳng song song với trục hoành. B. Đường thẳng song song với trục tung. C. Đường hypebol. D. Đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ.
17. Câu 3: Đồ thị bên diễn tả p (Pa) A. Quá trình 1-2 và quá trình 2-3 là các quá trình đẳng tích. 2 B. Quá trình 1-2 là quá trình đẳng nhiệt và quá trình 2-3 là quá trình đẳng tích. 1 3 C. Quá trình 1-2 là quá trình đẳng tích và O quá trình 2-3 là quá trính đẳng nhiệt. V D. Quá trình 1-2 và quá trình 2-3 là các quá trình đẳng nhiệt.
18. BÀI TẬP ÁP DỤNG Một cái bơm chứa 1,5ℓ không khí ở nhiệt độ 20oC và áp suất 1,5 atm. Tính áp suất của không khí trong bơm khi không khí bị nén xuống còn 0,75ℓ và nhiệt độ tăng lên 40oC. Tóm tắt: Hướng dẫn giải: Trạng thái 1 V1 = 1,5ℓ Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: p1 = 1,5 atm o t1 = 20 C => T1 = 20 + 273 p1.V1 p2.V2 p1 V 1 T 2 = 293 K = p2 = = T1 T2 VT21 Trạng thái 2: p2= ? 1,5.1,5.313 V2 = 0,75ℓ o 0,75.293 t2 = 40 C => T2 = 40 + 273 = 313 K ≈ 3,2 atm
19. CỦNG CỐ KIẾN THỨC p1V1 p2V2 m không đổi = T1 T2 V1 =V2 T1 =T2 p1 =p2 V1 V2 p1V1 = p2V2 = T1 T2
20. HỆ THỐNG KIẾN THỨC Nội dung cần nắm Khí thực và khí Phương trình Quá trình “ Độ không lí tưởng trạng thái của đẳng áp tuyệt đối” khí lí tưởng Khí lí tưởng Khí thực tuân Quá trình biến Trong quá trình tuân theo theo gần đúng pV đổi trạng thái đẳng áp của đúng các định các định luật = const khi áp suất một lượng khí luật Bôi-lơ- Bôi-lơ-Ma-ri- T không đổi gọi nhất định, thể tích tỉ lệ thuận Ma-ri-ốt và ốt và Sác-lơ. là quá trình với nhiệt độ đẳng áp. Sác-lơ. tuyệt đối.