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

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

1. KIỂM TRA BÀI CŨ Trong hệ tọa độ (p,T), đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng tích ? A. đường hyperbol B. đường thẳng khơng đi qua gốc tọa độ C. đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ D. đường thẳng cắt trục p tại điểm p = po
2. KIỂM TRA BÀI CŨ Hệ thức nào sau đây khơng phù hợp với định luật SACLƠ? A. p ~ T B. p ~ t p = hằng số C. T pp 12= D. TT12
3. KIỂM TRA BÀI CŨ Hệ thức nào sau đây phù hợp với định luật SACLƠ? p A. p ~ t B. = hằng số t pT12 p p C. = D. 1 = 3 pT 21 TT13
4. KIỂM TRA BÀI CŨ Đồ thị nào sau đây khơng phải là đường đẳng tích p p V V 0 Hình 1 0 Hình 3 p V o T(oK) 0 Hình 2 T( K) 0 Hình 4
5. KIỂM TRA BÀI CŨ Quá trình nào sau đây cĩ liên quan tới định luật Sác-lơ ? A. Quả bĩng bàn bị bẹp nhúng vào nước nĩng, phồng lên như cũ. B. Thổi khơng khí vào một quả bĩng bay. C. Đun nĩng khí trong một xilanh kín. D. Đun nĩng khí trong một xilanh hở.
6. Bài 31 PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG
7. Bài 31. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG’ Khí thực : là chất khí tồn tại trong thực tế (oxi,nitơ, cacbonic ) - Ở điều kiện nhiệt độThế áp nào suất là thơng khí thực? thường Cho cĩ thểví dụ? coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng khi khơng yêu cầu độ chính xác cao. - Chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bơi-lơ Ma-ri-ốt và Sác-lơ. Khí lí tưởng: là chất khí trongKhí lí đĩtưởng các phânlà gì tử? được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm - Tuân theo đúng các định luật Bơi-lơ Ma-ri-ốt và Sác-lơ. Khí thựcTrongvà khítrườnglí tưởnghợp nàocĩ tuân theo đúng địnhcĩ thểluậtcoiBơikhí-lơthựcMa-gầnri-ốt và Sác- lơ khơngđúng? là khí lí tưởng?
8. Bài 31. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG’  Khí thực : là chất khí tồn tại trong thực tế (oxi,nitơ, cacbonic ) - Ở điều kiện nhiệt độ áp suất thơng thường cĩ thể coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng khi khơng yêu cầu độ chính xác cao. - Chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bơi-lơ Ma-ri-ốt và Sác-lơ.  Khí lí tưởng: là chất khí trong đĩ các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm - Tuân theo đúng các định luật Bơi-lơ Ma-ri-ốt và Sác-lơ.
9. Bài 31. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG’ II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG. Chuyển lượng khí từ trạng thái 1 ( p1,V1,T1 ) sang trạng thái 2 (p2,V2,T2) qua trạng thái trung gian 1’ ( p’, V2 ,, T1 ) (2) P1 , V1 , T1 (1) P2 , V2 ,T2 Trạng p VĐẳng= p’ V Trạngpp'12 thái 1 1 thái1 2 Đẳng= nhiệt TT1’12 tích2 ? 1  1’? Viết pt biến Viết pt biến đổi trạng thái 1’  2 đổi trạng thái 1’  2 P1’ , V2 , T1 (1’)
10. Đồ thị biểu diễn quá trình biến đổi trạng thái khí. P (2) P2 T2 (1) P1 (1’) P1’ T1 0 V1 V2 V
11. Bài 31. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG’  Khí thực : là chất khí tồn tại trong thực tế (oxi,nitơ, cacbonic ) - Ở điều kiện nhiệt độ áp suất thơng thường cĩ thể coi gần đúng khí thực là khí lí tưởng khi khơng yêu cầu độ chính xác cao. - Chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bơi-lơ Ma-ri-ốt và Sác-lơ.  Khí lí tưởng: là chất khí trong đĩ các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm - Tuân theo đúng các định luật Bơi-lơ Ma-ri-ốt và Sác-lơ. II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG. pV pV11 pV22 = Const hay = T T1 T2 Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (phương trình Cla–pê-rơn) p1,V1,T1:áp suất, thể tích của 1 lượng khí ở trạng thái 1 p2,V2,T2:áp suất, thể tích của 1 lượng khí ở trạng thái 2
12. Ví dụ: Một cái bơm chứa 100cm3 ở nhiệt độ 27oC và áp suất 105Pa. Tính áp suất của khí trong bơm khi khơng khí bị nén xuống cịn 20cm3 và nhiệt độ tăng lên tới 39oC.  Trạng thái 1: Trạng thái 2: P1= 105Pa P2=? V1= 100cm3 V2= 20cm3 o o T1= 273 + 27 C=300 K T2= 273 +39oC=312oK Áp dụng phương trình trạng thái : 5 p1 V 1 p 2 V 2 p1 V 1 T 2 10 .100.312 = =p2 = TT12 VT21 20.300 5 p2 = 5,2.10 Pa
13. Bài 31. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG’ II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG. III. QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP 1. Quá trình đẳng áp - Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất khơng đổi gọi là quá trình đẳng áp. 2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp -Từ phương trình trạng thái PV1 1= P 2 V 2 TT12 VV12 V -Khi p1= p2 thì : = = const 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
14. Bài 31. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG’ II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG. III. QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP 1. Quá trình đẳng áp 2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp. 3. Đường đẳng áp: - Đường biểu diễn sự biến thiên của V thể tích theo nhiệt độ khí áp suất p 1 p <p khơng đổi gọi là đường đẳng áp. 1 2 - Đặc điểm: V p2 + Là đường kéo dài đi qua gốc tọa 1 độ trong hệ tọa độ (V,T). V2 + Đường ở trên ứng với áp suất 0 T =T nhỏ hơn đường ở dưới. 1 2 T
15. IV. “ĐỘ KHƠNG TUYỆT ĐỐI” - Ý nghĩa: Khi T = 0 K => p = 0 và V = 0. Điều đĩ thực tế chỉ cĩ thể gần đạt được mà thơi. Vì nếu đạt được thì vật chất ngừng hoạt động, nghĩa là trái với quy luật vận động của vật chất. - Nhiệt giai Ken-vin: Nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0 K gọi là “độ khơng tuyệt đối”. Các nhiệt độ trong nhiệt giai của Ken-vin đều cĩ giá trị dương và mỗi độ chia trong nhiệt giai này cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Xen-xi-út (Celsius). Khơng thể đạt tới 0 K và 0 K được gọi là độ khơng tuyệt đối.
16. 1. Quá trình đẳng áp  Quá trình biến đổi trạng thái trong đĩ áp suất được giữ khơng đổi gọi là quá trình đẳng áp p = hằng số pV = T Const hay pV ~T
17. 2. LIÊN HỆ GIỮA THỂ TÍCH VÀ NHIỆT ĐỘ TUYỆT ĐỐI p V p V ⚫ Từ pt trạng thái: 1 1= 2 2 TT12 khi p1 = p2 ta cĩ : V V V 1 = 2 = hằng số T1 T2 T ⚫ Trong quá trình đẳng áp của 1 lượng khí nhất định, thể tích tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
18. 3. Đường đẳng áp biểu diễn sự biến Đường thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất khơng p < p đổi gọi1 là2 đường đẳng áp p2 cùng 1 lượng khí đường ở trên cĩ áp suất nhỏ hơn đường ở T( k) dưới
19. III. Độ khơng tuyệt đối Nhiệt giai bắt đầu từ độ khơng tuyệt đối 0oK gọi là nhiệt giai Ken-vin Các nhiệt độ trong nhiệt giai đều cĩ giá trị dương Mỗi độ cũng bằng mỗi độ trong nhiệt giai Cen-xi-út(oC). T = t + 273
20. CỦNG CỐ : 1. Có một lượng khí đựng trong bình . Hỏi áp suất của khí sẽ như thế nào nếu thể tích của tăng gấp 3 lần , còn nhiệt độ giảm đi một nửa ? A. Áp suất không đổi B. Áp suất tăng gấp đôi C. Áp suất tăng gấp bốn lần D. Áp suất giảm đi sáu lần
21. 2. Hệ thức nào sau đây phù hợp với Định luật BƠILƠ - MARIƠT ? p ~ V p1V1 = p2V2 pV 11= pV22 pp 12= VV12
22. 3 Hệ thức nào sau đây khơng phù hợp với Định luật BƠILƠ - MARIƠT ? ◆ p ~ 1/V ◆ V ~ 1/p ◆ V ~ p ◆ p1V1 = p2V2
23. 4 Đồ thị nào sau đây là đường đẳng áp p p V 0 Hình 1 0 Hình 3 V p V 0 Hình 2 T 0 Hình 4 T
24. BÀI TẬP PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG p V p V 1 1= 2 2 TT12
25. Một bĩng thám khơng được chế tạo để tăng tăng bán kính lên tới 10 m khi bay ở tầng cao khí quyển cĩ áp suất 0,03 atm và nhiệt độ 200 K. Hỏi bán kính của bĩng khi bơm khí ở áp suất 1 atm và nhiệt độ 300K? Trạng thái 1: Trạng thái 2: p =? p1= 2 Thể tích hình cầu: V2= V1= 3 V = 4/3 R T2= T1= Áp dụng phương trình trạng thái : p V p V 1 1= 2 2 TT12
26. Một lượng khí dựng trong xi lanh cĩ pittơng chuyển động được cĩ áp suất la 2atm, thể tích 15 lít, nhiệt độ 300oK. Khi pittong nén khí, áp suất của khí tăng lên 3,5 atm, thể tích giảm cịn 12 lít. Xác định nhiệt độ của khí? Trạng thái 1: Trạng thái 2: p =? p1= 2 V2= V1= T2= T1= Áp dụng phương trình trạng thái : p V p V 1 1= 2 2 TT12
27. Một bình cầu dung tích 20 lít chứa ơxi ở ở nhiệt độ 16oC và áp suất 100 atm. Tính thể tích của lượng khí này ở Đkc. Tại sao kết quả tìm được chỉ gần đúng? Trạng thái 1: Trạng thái 2: p =? p1= Điều kiện chuẩn:2 V = V = 2 1 po = 1 atm T2= T1= o to = 0 C Áp dụng phương trình trạng thái : p V p V 1 1= 2 2 TT12
28. Tính khối lượng riêng của khơng khí ở 100oC và áp suất 2.105 Pa. Biết khối lượng riêng của khơng khí ở 0oC và 1,01.105 pa là 1,29 kg/m3 Trạng thái 1: Trạng thái 2: p =? p1= 2 V2 = m /D2 V1= m/D1 Cơng thức khối lượngT2 =riêng T1= Áp dụng phương Dtrình = m/V trạng thái : p V p V 1 1= 2 2 TT12