Trang chủ / Chương Chất Khí

Phương Trình Trạng Thái Của Khí Lí Tưởng


GV: Yêu cầu một nửa lớp vẽ đồ thị trên giấy ô li chuẩn bị sẵn (gợi ý: trên trục tung 1 cm ứng với 0,25x105Pa; trên trục hoành 1cm ứng với 50 K), một nửa

lớp tính tỉ số

p và cho nhận xét?

T

▼HS: + Vẽ đồ thị theo hướng dẫn của GV và cho biết đồ thị thu được là một đường gấp khúc nhưng độ gãy khúc không đáng kể.

+ Tính tỉ số

p và cho biết

T

p1

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 80 trang tài liệu này.

T1

p2 p3 T2 T3

GV: Thông báo cho học sinh rằng bằng nhiều thí nghiệm chính xác hơn, khử được các sai số người ta thu được đồ thị là một đường thẳng có đường kéo dài qua

gốc tọa độ hay


2. Định luật Sác-lơ

p = hằng số. Đó cũng là hệ thức của định luật Sác-lơ.

T

GV: Hệ thức trên chỉ áp dụng được trong điều kiện nào?

▼HS: Áp dụng cho một lượng khí xác định.

GV: Hãy phát biểu nội dung định luật Sác-lơ?

▼HS: Phát biểu nội dung định luật.

GV: Nhận xét, nhắc lại đầy đủ nội dung định luật Sác-lơ.


GV: p T


= hằng số, vậy hằng số này phụ thuộc vào những yếu tố nào?

▼HS: Hằng số này phụ thuộc vào khối lượng khí và thể tích của nó.

GV: Giả sử một lượng khí xác định ở trạng thái 1 có áp suất p1, nhiệt độ T1 và ở trạng thái 2 có áp suất p2, nhiệt độ T2 . Hãy viết hệ thức định luật Sác-lơ cho lượng khí này ở hai trạng thái nêu trên.

▼HS:

p1 p2

T1 T2


GV: Người ta gọi đồ thị mà chúng ta vừa nói đến là đường đẳng tích. Vậy đường đẳng tích là gì? Nó có dạng như thế nào?

III - Đường đẳng tích

GV: Yêu cầu học sinh nêu định nghĩa và dạng đường đẳng tích theo ý hiểu.


▼HS: Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi. Dạng của đường đẳng tích trong hệ tọa độ (p, T) là đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

GV: + Nhận xét và bổ sung: Vì không thể có một thí nghiệm nào diễn ra mà nhiệt độ có thể đạt tới O K nên dạng của đường đẳng tích là đường thẳng có phần kéo dài đi qua gốc tọa độ.

+ Thông báo: với một lượng khí xác định, tỉ số

p là khác nhau ứng với

T

những thể tích V khác nhau; từ đó ta thu được họ các đường đẳng tích.

GV: Yêu cầu HS chứng minh đường đẳng tích ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn

(hình 2.7). p

GV: Gợi ý HS dựa vào kiến thức về quá trình đẳng nhiệt để chứng minh.

▼HS: +Vẽ đường thẳng song song với trục p cắt hai đường đẳng tích ở hai điểm 1 và 2.

+ Ở cùng một nhiệt độ p1V1 = p2V2, nếu p1 > p2 O

thì V1 < V2.

* Củng cố, vận dụng:

GV: Tóm tắt nội dung cần ghi nhớ trong bài.


V1

V2

T

Hình 2.7

GV: Chia học sinh thành các nhóm (mỗi bàn là một nhóm), yêu cầu HS trả lời câu hỏi “Có nên để xe đạp, xe máy ngoài trời nắng sau khi đã được bơm căng không? Tại sao?”

▼HS: Thảo luận nhóm, viết câu trả lời vào giấy kiểm tra.

GV: Thu lại bài kiểm tra. Yêu cầu đại diện một nhóm trả lời trước lớp, các nhóm khác nhận xét và bổ sung.

▼HS: Không nên để xe đạp, xe máy ngoài trời nắng vì lốp xe dễ bị hỏng.

GV: + Nhận xét.

+ Giải thích lại: Khi xe đạp và xe máy đã được bơm căng ta không nên để phơi ngoài trời nắng. Vì để ngoài trời nắng thể tích của lốp xe tăng lên không


đáng kể (có thể coi như thể tích không đổi ) trong khi nhiệt độ của khí trong lốp xe tăng lên đáng kể làm tăng áp suất của khí trong lốp xe dẫn đến lốp xe có thể bị nổ.

* Tổng kết giờ học, giao bài tập về nhà:

GV: Nhận xét tinh thần, thái độ xây dựng bài của HS.

GV: + Yêu cầu HS hoàn thành các bài tập 4, 5, 6, 7, 8 SGK (trang 162) và 30.1,

30.2, 30.3, 30.4, 30.5, 30.6, 30.7, 30.8 SBT.

+ Yêu cầu HS học bài và ôn lại bài định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt để chuẩn bị lí thuyết cho bài tiếp theo.

E. Nội dung trình bày bảng

(Xin xem thêm phần phụ lục)


2.2.4. Tiến trình dạy học tiết thứ ba

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG

(tiết 1)

A. Mục tiêu

1. Kiến thức cần xây dựng

+ Khái niệm khí lí tưởng: là loại khí tuân theo đúng 2 định luật về chất khí đã học.

+ Phương trình của khí lí tưởng (phương trình Cla-pê-rôn): pV = const

T

2. Mục tiêu trong quá trình học

+ HS tham gia xây dựng phương trình trạng thái của khí lí tưởng từ các hệ thức của định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ.

+ HS tham gia giải bài tập và giải thích các hiện tượng liên quan đến quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí lí tưởng.

3. Mục tiêu của kết quả học

+ HS phân biệt được khí thực với khí lí tưởng.

+ HS viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng.


+ HS vận dụng được phương trình Cla-pê-rôn để làm bài tập và giải thích các hiện tượng có liên quan.

B. Chuẩn bị

* GV: một quả bóng bàn bẹp, cốc đựng nước, phích nước nóng.

* HS: Ôn lại kiến thức về quá trình đẳng nhiệt và quá trình đẳng tích; một tờ giấy kiểm tra.

C. Sơ đồ tiến trình xây dựng kiến thức

“Phương trình trạng thái của khí lí tưởng”

(Xin xem trang bên)


Trong quá trình biến đổi trạng thái bất kì của một

lượng khí lí tưởng, các thông số trạng thái của nó phụ thuộc vào nhau như thế nào?



- Áp suất chất khí phụ thuộc vào thể tích và nhiệt độ của nó.

- Khí lí tưởng tuân theo đúng hai định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ.



Xét quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí lí tưởng từ trạng thái 1 có các thông số trạng thái p1, V1, T1 sang trạng thái 2 có các thông số trạng thái p2, V2, T2. Tìm mối liên hệ giữa các thông số trạng thái của lượng khí này ở hai trạng thái nêu trên.


Giả sử trạng thái 3 có các thông số trạng thái p3, V3, T3 là trạng thái trung gian. Lượng khí biến đổi từ trạng thái

1 sang trạng thái 3 bằng quá trình đẳng nhiệt, từ trạng thái 3 sang trạng thái 2 bằng quá trình đẳng tích.Ta có:

T1 T3 , p1V1 p3V3

3 2 T

V V ,

3 2

p

p

3 2

T

=>

p1V1 p2V2

T1

T2

Kết luận: Trong quá trình biến đổi trạng thái của một khí lí tưởng

pV = hằng số

T


D. Tiến trình hoạt động dạy học

(Việc kiểm tra bài cũ được thực hiện trong quá trình xây dựng kiến thức mới.)

*/ Đặt vấn đề:

GV Nhúng quả bóng bàn bẹp vào cốc nước nóng hình 2 8 Yêu cầu HS quan sát 12

GV: Nhúng quả bóng bàn bẹp vào cốc nước nóng (hình 2.8). Yêu cầu HS quan sát hiện tượng và nhận xét về sự biến đổi các thông số trạng thái của lượng khí trong quả bóng.

▼HS: + Nêu hiện tượng: quả bóng phồng lên.

+ Nhận xét: nhiệt độ tăng lên thì thể tích của lượng khí trong quả bóng cũng tăng lên.

GV: Trong thí nghiệm trên ta thấy nhiệt

độ của lượng khí thay đổi làm thể tích


Hình 2.8

của nó cũng thay đổi. Liệu áp suất của nó có biến đổi không? Nếu có thì nó biến đổi như thế nào? Để trả lời câu hỏi đó ta cùng nghiên cứu bài học hôm nay.

*/ Bài mới:

GV: Viết đầu bài:

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG


I – Khí thực và khí lí tưởng

GV: Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học. Trong thực tế có loại khí như thế không?

GV: Trong tự nhiên không tồn tại những khí như vậy mà chỉ tồn tại những khí tuân theo gần đúng các định luật về chất khí đã học.

GV: Vậy trong điều kiện giới hạn nào khí thực trở thành khí lí tưởng?

GV: Mọi chất khí đều dẫn tới trạng thái lí tưởng khi khối lượng riêng đủ thấp hay khoảng cách giữa các phân tử khí ở khá xa nhau (ở những nhiệt độ và áp suất không quá lớn).


GV: Khi không đòi hỏi sự chính xác quá cao, ta có thể áp dụng định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ cho các khí thực ở điều kiện bình thường.

GV: Chúng ta đã biết sự phụ thuộc của áp suất chất khí vào nhiệt độ và thể tích của nó trong quá trình đẳng nhiệt và quá trình đẳng tích. Nếu chất khí thực hiện một quá trình biến đổi trạng thái bất kì thì áp suất sẽ phụ thuộc vào thể tích và nhiệt độ như thế nào?

II – Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

GV: Giả sử ở trạng thái 1 chất khí có các thông số trạng thái T1, p1, V1, ở trạng thái 2 chất khí có các thông số trạng thái T2, p2, V2.

Các thông số trạng thái của lượng khí trong trạng thái 1 và trạng thái 2 liên hệ với nhau như thế nào?

▼HS: …

GV: Để đơn giản ta giả sử chất khí chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 thông qua trạng thái trung gian 3 có các thông số trạng thái T3, p3, V3.

GV: Chia HS thành nhóm (mỗi bàn là một nhóm) và yêu cầu HS vận dụng kiến

thức đã học cho biết có thể chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 3 rồi từ trạng thái 3 sang trạng thái 2 bằng các đẳng quá trình nào (trả lời vào giấy kiểm tra

(T1, p1, V1)

(T2, p2, V2)

(T3, p3, V3)

đã chuẩn bị sẵn)? p

▼HS: + Thảo luận nhóm.

+ Đưa ra các phương án: Phương án 1: T1 = T3, V3 = V2. Phương án 2: T1 = T3, p3 = p2. Phương án 3: V1 = V3, p3 = p2.

GV: + Nhận xét. O

+ Lưu ý: Chưa biết mối liên hệ giữa các


V

Hình 2.9

thông số trạng thái trong quá trình đẳng áp nên chỉ có thể sử dụng phương án 1: lượng khí biến đổi từ trạng thái 1 sang trạng thái 3 bằng quá trình đẳng nhiệt rồi biến đổi từ trạng thái 3 sang trạng thái 2 bằng quá trình đẳng tích (biểu diễn hai quá trình trên cùng đồ thị (p, V) - hình 2.9).


GV: Yêu cầu HS cho biết các hệ thức liên hệ giữa các đại lượng trong hai quá trình nêu trên? Từ đó suy ra mối liên hệ giữa T1, p1, V1và T2, p2, V2.(Thực hiện biến đổi trên giấy kiểm tra).

▼HS: Thảo luận nhóm và trả lời vào giấy kiểm tra.

GV: Yêu cầu đại diện một nhóm lên thực hiện biến đổi.

▼HS: Quá trình đẳng nhiệt: T1 = T3 , p1V1 = p3V3.


Quá trình đẳng tích: V3 = V2 ,

p3

T3

p2 .

T2


Suy ra:

p1V1

T1

p2V2 T2

GV: + Nhận xét.

+ Lưu ý: Việc chọn trạng thái 1 và trạng thái 2 là tùy ý nên có thể viết là:

pV = hằng số .

T

GV: Hằng số này phụ thuộc vào các yếu tố nào?

▼HS: Giá trị của hằng số phụ thuộc vào khối lượng khí.

GV: Khẳng định lại: Độ lớn của hằng số này phụ thuộc vào khối lượng khí; với 1 mol khí thì hằng số này là R = 8,31 J/(mol.K) . R gọi là hằng số của chất khí lí tưởng.

*/ Củng cố, vận dụng:

GV: Tóm tắt nội dung cần ghi nhớ trong bài.

○ GV: Yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau:

Câu 1: Hệ thức nào sau đây không phù hợp với phương trình trạng thái của khí lí tưởng?

A. pV = hằng số B.

T

p1V1

T1

p2V2 T2

C. pV T

D.pT= hằng số

V


Câu 2: Trong quá trình nào sau đây, cả ba thông số trạng thái của một lượng khí xác định đều thay đổi?

A. Không khí bị nung nóng trong một bình đậy kín.

B. Không khí trong một quả bóng bàn bị một học sinh bóp bẹp.

C. Không khí trong một xilanh được nung nóng, dãn nở và đẩy pittông dịch chuyển.

D. Cả ba quá trình trên.

▼HS: Thảo luận nhóm và trả lời vào bài kiểm tra.

GV: Thu lại bài kiểm tra và yêu cầu HS trả lời trước lớp.

▼HS: Đại diện một nhóm trả lời, nhóm khác bổ sung.

GV: Nhận xét và khẳng định lại đáp án (Câu 1: D ; Câu 2: C).

GV: Yêu cầu HS làm bài tập 7(SGK – Trang 166):

Bài 7(SGK – T166): Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm3 khí hiđrô ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 270C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 750 mmHg, nhiệt độ 00C).

▼ HS: Tóm tắt đầu bài, thảo luận nhóm.

GV : Gợi ý cho HS bằng cách yêu cầu HS trả lời các câu hỏi sau:

+ Quá trình biến đổi trạng thái của lượng khí nói đến trong bài là quá trình gì?

+ Từ đó cho biết có thể dựa vào kiến thức nào để tìm lời giải cho bài toán?

▼ HS: Quá trình biến đổi trạng thái của lượng khí là quá trình biến đổi bất kì. Do đó có thể áp dụng phương trình trạng thái để giải quyết bài toán.

GV: Yêu cầu một HS lên bảng trình bày lời giải.

▼ HS: + Một học sinh lên bảng giải bài.

+ Số HS còn lại theo dõi và nhận xét.

GV: Nhận xét và khẳng định lại kết quả:

V1 = 40 cm3; p1 = 750 mmHg; T1 = 270C + 273 = 300 K p2 = 760 mmHg; T2 = 00C + 273 = 273 K


p1V1 p2V2 V p1V1T2 V

35,9 cm3

T T 2 p T2

1 2 2 1


*/ Tổng kết, giao bài tập về nhà:

GV: Nhận xét tinh thần, thái độ xây dựng bài của HS.

GV: + Yêu cầu HS hoàn thành các bài tập 4, 5, 6, 8 SGK (trang 167) và 31.2,

31.5, 31.6, 31.7, 31.9 trong SBT.

+ Yêu cầu HS học bài và ôn bài chuẩn bị lí thuyết cho bài tiếp theo.

E. Nội dung ghi bảng (xin xem phần phụ lục)


2.2.5. Nhận định chung về ba bài soạn

Trong ba bài soạn, khi sử dụng thí nghiệm chúng tôi đã thực hiện một số biện pháp để kích thích hứng thú học tập của HS, đòi hỏi HS tham gia tích cực trong quá trình xây dựng kiến thức:

+ Đối với các thí nghiệm mở đầu: HS được trực tiếp tham gia làm thí nghiệm một cách đồng loạt dưới sự hướng dẫn của GV. Với những thí nghiệm không được trực tiếp làm, HS được nghe GV mô tả hoặc quan sát GV làm thí nghiệm. Sau đó các em được tham gia vào quá trình phân tích, giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm.

+ Đối với các thí nghiệm nghiên cứu tài liệu mới:

Ở các tiết học có thí nghiệm loại này, HS được thông báo mục đích thí nghiệm dưới hình thức các câu hỏi của GV; được tham gia đề xuất phương án thí nghiệm. Ngoài ra các em còn được thông báo tên các dụng thí nghiệm cũng như công dụng của chúng.

Sau khi thông báo cho HS các bước tiến hành thí nghiệm, GV thực hiện thí nghiệm cùng với sự trợ giúp của HS.

HS trực tiếp tham gia xử lí số liệu thu được từ thí nghiệm, so sánh và đối chiếu kết quả sau khi đã phân tích (xử lí), đối chiếu với dự đoán của mình trước khi làm thí nghiệm; từ đó tìm ra được kiến thức cần xây dựng trong bài học.

…


Với những biện pháp nêu trên, chúng tôi cho rằng sẽ có tác dụng tích cực hóa hoạt động học tập của HS THPT miền núi.


KẾT LUẬN CHƯƠNG 2


Trong chương này chúng tôi đã vận dụng lí luận nêu tại chương 1 để xây dựng sơ đồ tiến trình dạy học cho một kiến thức Vật lí THPT có sử dụng thí nghiệm mà ở đó CTNTKH Vật lí được coi là cốt lõi. Căn cứ vào tình trạng thiết bị có ở trường phổ thông và trình độ nhận thức của HS THPT miền núi, chúng tôi thiết kế tiến trình dạy học cụ thể cho một số kiến thức trong chương “Chất khí”(Vật lí 10 – cơ bản) dựa trên sơ đồ đã xây dựng.


Chương 3

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM


3.1. MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ CỦA THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm

Thực nghiệm sư phạm (TNSP) là để kiểm tra hiệu quả của các biện pháp đã xây dựng nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS THPT miền núi khi sử dụng thí nghiệm trong giờ học Vật lí. Từ đó kiểm tra, đánh giá giả thuyết khoa học của đề tài.

3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm

+ Điều tra cơ bản để lựa chọn lớp thực nghiệm (TN), lớp đối chứng (ĐC) và chuẩn bị các điều kiện cần thiết để phục vụ cho công tác TNSP.

+ Thống nhất với GV cộng tác về phương pháp, nội dung TN và thực hiện các giờ dạy đúng như kế hoạch đã đề ra.

+ Xử lí và phân tích kết quả và đánh giá các tiêu chí; từ đó nhận xét và rút ra kết luận về tính hiệu quả của phương án dạy học đã xây dựng.

3.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP TNSP

3.2.1. Đối tượng của TNSP

Chúng tôi lựa chọn đối tượng TNSP là HS lớp 10 ở ba trường trong tỉnh Thái Nguyên với các lớp TN và ĐC cụ thể như sau:

+ Trường THPT Bắc Sơn (Phổ Yên): lớp TN 10A1; lớp ĐC 10A4.

+ Trường THPT Võ Nhai (Võ Nhai): lớp TN 10A2; lớp ĐC 10A3.

+ Trường THPT Lưu Nhân Chú (Đại Từ): lớp TN 10A1; lớp ĐC 10A2.

3.2.2. Phương pháp TNSP

+ Điều tra khảo sát đặc điểm, tình hình dạy học Vật lí ở ba trường chọn làm TN và tìm hiểu thông tin về lớp TN, lớp ĐC thông qua: trao đổi với GV dạy môn Vật lí; sử dụng phiếu phỏng vấn GV và HS (xin xem phụ lục).

+ TNSP được tiến hành song song giữa lớp ĐC và lớp TN:

..... Xem trang tiếp theo?
⇦ Trang trước - Trang tiếp theo ⇨

Ngày đăng: 24/04/2022