Bài giảng Vật lí 10 - Bài 28: Cấu tạo chất thuyết động học phân tử chất khí - Võ Mai Thy

Nội dung text: Bài giảng Vật lí 10 - Bài 28: Cấu tạo chất thuyết động học phân tử chất khí - Võ Mai Thy

1. Nhiệt học TÀI LIỆU TỰ HỌC MƠN VẬT LÝ 10 Giáo viên: VÕ MAI THY
2. NỘI DUNG I. CẤU TẠO CHẤT II. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CỦA CHẤT KHÍ III. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG CÁC QUÁ TRÌNH ĐẲNG
3. I. CẤU TẠO CHẤT Những điều đã học về cấu tạo chất + Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử. + Các phân tử chuyển động khơng ngừng. + Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao.
4. I. CẤU TẠO CHẤT Lực tương tác giữa các phân tử Giữa các phân tử cấu tạo nên vật cĩ lực tương tác (gồm lực hút và lực đẩy) + Khi khoảng cách nhỏ Fđ > Fh + Khi khoảng cách lớn Fđ < Fh + Khi khoảng cách rất lớn lực tương tác khơng đáng kể
5. Các thể rắn, lỏng, khí THỂ KHÍ THỂ LỎNG THỂ RẮN Lực Rất yếu Lớn hơn chất khí Rất mạnh tương Nhỏ hơn chất rắn tác Dao động Dao động Chuyển động Hồn tồn quanh VTCB quanh VTCB hỗn loạn các phân tử khơng cố định cố định Khơng cĩ hình dạng Cĩ thể tích xác định Hình dạng và thể tích Cĩ thể tích và Khơng cĩ hình dạng hình dạng riêng Chiếm tồn bộ thể tích riêng. Cĩ hình dạng xác định Thể tích bình chứa. Dễ nén của phần bình chứa
6. II. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ 1. Nội dung cơ bản Chất khí được cấu tạo từ các phân tử riêng rẻ cĩ kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao. Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm với thành bình gây áp suất lên thành bình.
7. II. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ 2. Khí lý tưởng Chất khí trong đĩ các phân tử được coi là chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm gọi là khí lí tưởng.
8. III. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI - CÁC QUÁ TRÌNH ĐẲNG 1. Thơng số trạng thái khí lý tưởng (KLT) Đổi đơn vị 3 Thể tích V (m ) 1 lít = 1 dm3 = 10-3 m3 → 2 lít = 2 dm3 = 2.10-3 m3 Đổi đơn vị Áp suất p (Pa hoặc N/m2) 1 mmHg = 133,323 Pa (shift 8 27) 1 atm = 101 325 Pa (shift 8 25) 1 at = 98 066 Pa 5 Nhiệt độ tuyệt đối T (K) 1 bar = 10 Pa T(K) = t(0C) + 273 VD: Khối khí cĩ nhiệt độ 100C → T = 10 + 273 = 283 (K)
9. III. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI - CÁC QUÁ TRÌNH ĐẲNG 1. Thơng số trạng thái khí lý tưởng (KLT) Quá trình biến đổi trạng thái (quá trình) là sự chuyển từ trạng thái này (p1, V1, T1) sang trạng thái khác (p2, V2, T2) của lượng khí. Đẳng quá trình là các quá trình trong đĩ cĩ một thơng số trạng thái khơng thay đổi. * Đẳng áp * Đẳng tích * Đẳng nhiệt
10. III. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI - CÁC QUÁ TRÌNH ĐẲNG 2. Phương trình trạng thái khí lý tưởng (KLT) Trong đĩ: p1, V1, T1 : áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 1 p2, V2, T2 : áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 2
11. Bài tập vận dụng Một lượng khí đựng trong một xilanh cĩ pittơng chuyển động được. Các thơng số trạng thái của lượng khí này là: 3 at, 10 lít, 1500C. Khi pittơng nén khí, áp suất của khí tăng lên tới 4 at, thể tích giảm cịn 7 lít. Nhiệt độ của khí nén là : A. 121,80C. B. 1400C. C. 121,8K. D. 394,80C. (1) (2) Áp dụng phương trình trạng thái KLT p = 3 (at) p = 4 (at) p V p V 1 2 1 1 = 2 2 V = 7 (lít) V1 = 10 (lít) 2 T1 T 2 T = ? (K) T1 = 150 + 273 2 → T2 = 394,8 (K) = 423 (K) 0 → t2 = 121,8 ( C)
12. III. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI - CÁC QUÁ TRÌNH ĐẲNG 3. Định luật Bơilơ – Mariốt. Quá trình đẳng nhiệt Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái trong đĩ nhiệt độ được giữ khơng đổi. Định luật Bơilơ – Mariốt Đường đẳng nhiệt T p Hệ trục (p,V) là đường p hypebol T2 > T1 Đường thẳng kéo dài vuơng gĩc với trục T T1 O V O T O V
13. III. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI - CÁC QUÁ TRÌNH ĐẲNG 4. Định luật Saclơ. Quá trình đẳng tích Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái trong đĩ thể tích được giữ khơng đổi. Định luật Saclơ Đường đẳng tích Đường thẳng kéo dài vuơng gĩc với trục V p V p Hệ trục (p,T) là đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ O V O T O T
14. III. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI - CÁC QUÁ TRÌNH ĐẲNG 5. Định luật Gay-Luy-xắc. Quá trình đẳng áp Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái trong đĩ áp suất được giữ khơng đổi. Định luật Gay-luy-xắc Đường đẳng áp Đường thẳng kéo dài vuơng gĩc với trục p V p V Hệ trục (V,T) là đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ O p O T O T
15. Bài tập vận dụng Một xi lanh chứa 150 cm3 khí ở áp suất 2.105 Pa. Pít tơng nén khí trong xi lanh xuống cịn 100 cm3. Nếu nhiệt độ khí trong xi lanh khơng đổi thì áp suất của nĩ lúc này là : A. 3.10-5 Pa B. 3,5.105 Pa C. 3.105 Pa D. 3,25.105 Pa (1) (2) Đẳng nhiệt 3 3 p .V = p .V V1 = 150 (cm ) V2 = 100 (cm ) 1 1 2 2 5 p1 = 2.10 (Pa) p2 = ? (Pa) 5 → p2 = 300 000 (Pa) = 3.10 (Pa)
16. Bài tập vận dụng Một bình kín chứa khí ơxy ở nhiệt độ 200C và áp suất 105 Pa. Nếu đem bình phơi nắng ở nhiệt độ 400C thì áp suất trong bình sẽ là bao nhiêu? A. 2.105 Pa B. 0,5.105 Pa C. 1,068.105 Pa D. 0,936.105 Pa (1) (2) Đẳng tích p p T1 = 20 + 273 = 293 (K) T2 = 40 + 273 = 313 (K) 1 2 5 = p1 = 10 (Pa) p2 = ? (Pa) T1 T2 5 → p2 = 106 825 (Pa) = 1,068.10 (Pa)
17. Bài tập vận dụng Ở nhiệt độ 2730C thể tích của một khối khí là 10 lít. Khi áp suất khơng đổi, thể tích của khí đĩ ở 5460C là A. 20 lít B. 15 lít C. 12 lít D. 13,5 lít (1) (2) Đẳng áp T1 = 273 + 273 T2 = 546 + 273 1 2 = 546 (K) = 819 (K) = 1 2 V1 = 10 (lít) V2 = ? (lít) → V2 = 15 (lít)
18. Bài tập vận dụng Một lượng khí lí tưởng xác định biến đổi theo chu trình như hình bên. Xác định tên của các quá trình (1)→ (2): quá trình đẳng tích (2)→ (3): quá trình đẳng áp (3)→ (1): quá trình đẳng nhiệt