Bài giảng môn Vật lí 10 - Bài 31: Phương trình trạng thái khí lí tưởng

Nội dung text: Bài giảng môn Vật lí 10 - Bài 31: Phương trình trạng thái khí lí tưởng

1. VẬT LÍ 10 Bài 31: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG
2. NỘI DUNG: 1 Khí thực và khí lí tưởng 2 Phương trình trạng thái khí lí tưởng 3 Quá trình đẳng áp 4 Độ không tuyệt đối
3. I.Phương trình trạng thái khí lí tưởng -Khí thực: -Khí lí tưởng: • Là khí tồn tại trong thực tế • Là mẫu khí trong lý thuyết • Chỉ tuân theo gần đúng • Là khí tuân theo đúng các các định luật: Bôi-lơ ma-ri- định luật về chất khí ốt và Sác-lơ - Ở điều kiện thông thường có thể coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng khi không yêu cầu độ chính xác cao
4. II. Phương trình trạng thái khí lí tưởng • Phương trình trạng khí lí tưởng (hay còn được gọi là phương trình Clapeyron) có dạng tổng quát sau: PV =nRT Trong đó: P : áp suất không khí (Pa) V : thể tích khí (m3) n : số mol khí (mol) =const R : hằng số khí (R=0,08=const) T : nhiệt độ (K)
5. Trạng thái 1 Trạng thái 2' Trạng thái 2 p (1) p1 p2’ T (2’) 1 (2) p2 T2 O V1 V2 V
6. Trạng thái 1 Trạng thái 2' p 1 Đẳng tích p2' Định luật Sác-lơ pp1 2' V1 V1 = T1 T2 TT1 2' Trạng thái 2' Trạng thái 2 p p2' Đẳng nhiệt 2 Định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt V V 1 2 p2' V 2'= p 2 V 2 T2 T2
7. Từ hai phương trình, ta có: pp 1= 2' (a) TT1 2' p2' V 2'= p 2 V 2 (b) Thế (b) vào (a) ta được: p2T1 p1V1 p2V2 p1V1 = V2 hay = T2 T1 T2 p V p V pV Ta có thể viết: 1 1= 2 2 hay = const TT12 T
8. III. Quá trình đẳng áp 1. Quá trình đẳng áp - Là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp 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 khí lí tưởng: 1 1= 2 2 VV V TT12 12 = = const Khi p1=p2 thì : TTT12 => Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối ( Định luật Gay-luy-xắc)
9. 3. Đường đẳng áp • Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khí áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp. - Đặc điểm: + Đường thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ trong hệ tọa độ(V,T) + Đường ở trên ứng với áp suất nhỏ hơn ở đường bên dưới
10. IV. Độ không tuyệt đối - Ý nghĩa : Khi T=0 K => p=0 và V=0. Điều đó thực tế chỉ có thể gần đạt được mà thôi. Vì nếu đạt được thì vật chất ngừng hoạt động, nghĩa là trái với quy luật vận đọng cảu vật chất . - Nhiệt giai Kevin: Nhiệt giai bắt đầu nhiệt độ bằng 0 K gọi là “Độ không tuyệt đối”. Các nhiệt độ trong nhiệt giai Kevin đều có giá trị dương và mỗi độ chai tỏng nhiệt giai này cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Celsius. → Không thể đạt tới 0 K và 0 K gọi là độ không tuyệt đối.
11. VẬN DỤNG Câu 1: Một lượng khí đựng trong một xilanh có pittông chuyển động được. Các thông số trạng thái của lượng khí này là 2 atm, 15 lít, 300 K. Khi pit-tông nén khí, nhiệt độ của khí tăng lên tới 1470C, thể tích giảm còn 8 lít. Xác định áp suất của khí nén. Tóm tắt Trạng thái 1: p1= 2 atm Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng, ta có: v1= 15 lít T1= 300 K Trạng thái 2: p = ? atm 2 p1 V 1 p 2 V 2 p1V1T2 V = 12 lít 2 = p2 = T = 420 K 2 TT12 T1V2 Suy ra p2= 3,5 (atm)
12. Câu 2: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm3 khí hidro ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 270℃. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 0℃ ). Tóm tắt Trạng thái 1 Trạng thái 2 p1= 750 mmHg p2= 760 mmHg 3 V1= 40 cm V2= ? t1= 27℃ => t1= 300K t2= 0℃ =>t2= 373K Lời giải Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng: p1 V 1 p 2 V 2 p1V1T2 750 40 273 3 = V2 = = = 36cm p T 760 300 TT12 2 1 3 Suy ra V2= 36 cm
13. Câu 3: Một xilanh kín được chia làm hai phần bằng nhau bởi pittông cách nhiệt, mỗi phần có chiều dài l0 = 30cm chứa lượng khí giống nhau ở 270C. Nung nóng một phần thêm 100C và làm lạnh phần kia bớt 100C. Hỏi pittông dịch chuyển một đoạn bao nhiêu? Giải - Áp dụng phương trình trạng thái cho khí trong mỗi phần xi lanh + Phần bị nung nóng: pV pV 00= 1 (1) TT01 + Phần bị làm lạnh: pV pV 00= 2 (2) TT02 VV - Từ (1) và (2), suy ra: 12= (3) TT12 l00+− x l x - Thay V1 = S(l0+ x) và V2 = S(l0 – x) vào (3), ta được: = TT12 l (T− T ) Suy ra: x = 0 1 2 TT12+ Thay số ta có x =1 cm.
14. Thank you For listening