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

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

1. Câu 1. Thế nào là quá trình đẳng nhiệt? Phát biểu định luật Bơi lơ- Mariot. Viết biểu thức. Quá trình biến đổi trạng thái trong đĩ nhiệt độ được giữ khơng đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. ĐL Bơi-lơ - Ma-ri-ốt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. Hệ thức: hay pV = hằng số
2. Câu 2. Thế nào là quá trình đẳng tích? Phát biểu định luật Sac – lơ. Gọi tên các đẳng quá trình được biểu diễn trong các giản đờ sau: p p p p V T T V O O O O a) b) c) d)
3. - Quá trình đẳng tích là quá trình biển đổi trạng thái khi thể tích khơng đổi. - Định luật Sác-lơ: Trong quá trình đẳng tích của mợt lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. a) và b): Quá trình đẳng nhiệt. c) và d): Quá trình đẳng tích.
4. Nhúng Nhúngquả bĩng quả bĩng bàn bàn bẹp bị vàobẹp vào nước nĩng, quả bĩngnước phồng nĩng thì lên nĩ sẽnhư như cũ. thế nào? 1 2 p ,V ,T p1 ,V1 ,T1 2 2 2
5. I. Khí thực và khí lý tưởng.  - Khí thực (khí tờn tại trong thưc tế ) chỉ tuân theo gần đúng các định luật: Bơi lơ- Mariốt và Sác-lơ.  - Khí lý tưởng (mẫu khí trong lý thuyết) là khí tuân theo đúng các định luật về chất khí. * Ở nhiệt đợ và áp suất thơng thường, khí thực gần giớng khí lý tưởng.
6. II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG Cho hai đường đẳng nhiệt biểu diễn trên giản đờ như hình vẽ. Cĩ thể đi từ (1) sang (2) theo những đẳng quá trình nào? p M (1) p1 Trả lời p1’ (1’) Cĩ nhiều cách, ví dụ: p2’ T (2’) 1 Mối- (liên1) → hệ(1 ’giữa) → (2 các); p2 (2) T thơng- ( 1số) → p(2,’ )V →,( 2T); và p , 2 1 1 1 2 O - (1) → (M) → (2); V1 V2 V V2, T2 là gì?
7. Hãy gọi tên từng quá trình biến đổi? (1) → (1’) → (2); (1) → (2’) → (2) p p M M p1 (1) p1 (1) p1’ (1’) T p T 1 2’ (2’) 1 p2 (2) p (2) T2 2 T2 O O V1 V2 V V1 V2 V
8. NHĨM 1, 2 NHĨM 3,4 Hãy viết biểu thức trong từng đẳng quá trình và tìm mối liên hệ giữa p,V, T? ( 2) ( 1) ( 2) ( 1) p1 , V1 , T1 p , V ,T p1 , V1 , T1 p2 , V2 ,T2 2 2 2 (1’) (2’) , p , , V , T p1 , V2 , T1 2 1 2
9. NHÓM 1 NHÓM 2 (1) → (2’): V = Const (1) → (1’): T1= Const 1 pV. 11 p p ' pT12. P .V = P .V =p ' 12 =p (a) 1 1 1’ 2 1 (a) = 2' V2 T1 TT12 (1’) → (2): V2=Const (2’) → (2): T2=Const p ' p 12(b) , (b) = P2 .V1= P2.V2 TT12 p1 V 1 p 2 V 2 Từ (a) và (b), ta có: = TT12
10. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng ( phương trình Clapeyron): p V p V pV 1 1= 2 2 = const hay T TT12 Chú ý: - Đối với các lượng khí khác nhau thì hằng số trong phương trình trạng thái là khác nhau.
11. Một lượng khí đựng trong một xi-lanh cĩ pit-tơng chuyển động được. Lúc đầu khí cĩ thể tích 15 lít, nhiệt độ 270C và áp suất 2atm. Khi pit-tơng nén khí đến thể tích 12 lít thì áp suất khí tăng lên tới 4atm. Nhiệt độ trong pit-tơng lúc này là bao nhiêu? Tĩm tắt Giải Trạng thái 1 Trạng thái 2 Áp dụng phương trình trạng p = 2atm thái khí lí tưởng, ta cĩ: 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 =T2 300 = 480K 2.15
12. 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 p .V p .V - Từ phương trình trạng thái 1 1 = 2 2 T1 T2 V V V 1 = 2 = = const - Khi p1= p2 thì : T1 T2 T => 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-xác
13. III. QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP 3. Đường đẳng áp: Đường biểu diễn sự biến V thiên của thể tích theo nhiệt p < p độ khí áp suất khơng đổi 1 2 gọi là đường đẳng áp. p2 - Đặc điểm: + Đường thẳng cĩ đường kéo dài đi qua gốc tọa độ trong hệ O tọa độ (V,T) T( k) + Đường ở trên ứng với áp suất nhỏ hơn đường ở dưới
14. 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.
15. Phương trình trạng thái khí lí tưởng m=const p1V1 p2V2 = T1 T2 T=const V=const p=const pV = const Hay p1V1=p2V2
16. Củng cố CÂU 1: Đối với một lượng khí xác định thì quá trình nào là đẳng áp? A. Nhiệt độ khơng đổi, thể tích tăng B. Nhiệt độ khơng đổi, thể tích giảm CC. Nhiệt độ tăng, thể tích tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ D. Nhiệt độ giảm, thể tích tăng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ
17. Củng cố D
18. Vận dụng: Một lượng khí đựng trong một xilanh cĩ pittơng chuyển động được. Các thơng số trạng thái của lượng khí này là 2 at, 15 lít, 300 K. Khi pit-tơng nén khí, nhiệt độ của khí tăng lên tới 1470C, thể tích giảm cịn 8 lít. Xác định áp suất của khí nén. Tĩm tắt Áp dụng phương trình trạng thái Trạng thái 1: p1=2 at khí lí tưởng, ta cĩ: V1=15 lít p1V1 p2V2 T1=300K. = T1 T2 Trạng thái 2: p2=? at V2=12 lít Suy ra p2 = 5.25at T2=420K
19. Bài tập 2: Ở nhiệt độ 273 0C, thể tích của một lượng khí là 10 lít. Tính thể tích của lượng khí đĩ ở 546 0C khi áp suất khơng đổi ? Tĩm tắt: Giải Trạng thái 1: 0 t1 = 273 C Vì áp suất khơng đổi, ta cĩ: ->T1 = 546K VV 12 VT12 V1 = 10 lít = =V TT 2 12 T1 Trạng thái 2: 0 10.819 t2 = 546 C ->T = 819K Vl2 = =15( ) 2 546 V2 = ?
20. Bài tập 3: Trong phịng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm3 khí hidro ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 270C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 00C ). Tĩm tắt : Trạng thái 1 Trạng thái 2 p = 760 mmHg p1= 750 mmHg 2 3 V = ? V1= 40 cm 2 0 t = 00C => T = 0+273=273 K t1=27 C =>T1=27+273=300 K 2 2 Lời Giải Áp dụng phương trình trạng thái khí lý tưởng p .V p .V 1 1 = 2 2 T1 T2 pVT1 1 2 750 40 273 3 V2 == 36( cm ) pT21 760 300