Giáo án Vật lý - Chủ đề 5: Giải bài tập về khí lí tưởng

Chủ đề 5
Giải bài tập về khí lí tưởng
******************
Ngày soạn :2/02/2007
Tiết 1- Bài 16 
Thuyết động học phân tử chất khí 
I/ Mục tiêu .
1. Kiến thức 
- Phát biểu được nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử về cấu tạo của chất 
- Nêu được các đặc điểm của khí lí tưởng .
2. Kỹ năng 
- Giải thích được sơ lược về áp suất của chất khí , nhiệt độ của chất khí .
II/ Chuẩn bị :
1. Giáo viên : 3 bài tập .
2 . Học sinh ôn lại các kiến thức liên quan .
III / Hoạt động dạy và học cụ thể .
Hoạt động 1: ổn định tổ chức lớp .
Hoạt động 2 : Nhắc lại các kiến thức cần nhớ .
Trợ giúp của thầy
Hoạt động của trò 
Cho HS đọc sách giáo khoa 
O. Nêu nội dung của thuyết động học phân tử về cấu tạo chất ?
O.Mol.Khối lượng mol. Thể tích mol là gì ?
O. Thuyết động học phân tử chất khí ?
O. Khí lí tưởng là gì ?
O. Giải thích sơ lược về áp suất mà khí tác dụng lên thành bình ?
GV:. Giải thích sơ lược về nhiệt độ của khí .
- Học sinh đọc sgk và trả lời theo câu hỏi của giáo viên .
- nghe bổ sung của giáo viên .
Hoạt động 3: Giải bài tập .
Trợ giúp của thầy
Hoạt động của trò 
GV đọc đề bài và hướng dẫn cách giải 2 bài tập sau :
Bài 1 :
 Tính số phân tử chứa trong 1kg không khí , nếu coi không khí gồm có 22%(về khối lượng) là khí ôxi và 78%(về khối lượng )là khí nitơ .
HD:
- Khối lượng m1 của khí ôxi có trong 1kg không khí là :m1=0,22.1000=220g.
- Khối lượng m2 của khí nitơ có trong 1kg không khí là :m2=0,78.1000=780g.
-Ta biết :khối lượng mol của khí ôxi là m1=32g/mol và của Nitơ là m2=28g/mol.
Số phân tử ôxi có trong 1 kh không khí là :
(phân tử)
Số phân tử nitơ có trong 1 kg không khí là :
(phân tử)
Bài 2 :
Một bình kín chứa 2,408.1023 nguyên tử agôn.
a) Tính số mol khí agôn chứa trong bình .
b)Cho biết khí agôn trong bình ở đktc. Hỏi dung tích của bình là bao nhiêu ?
HD: 
a)Ta đã biết mỗi mol chất chứa 6,02.1023 hạt. Vậy số mol khí agôn chứa trong bình là :
b)ở ĐKC (O0C, 1atm) , thể tích của một mol khí là 22,4lít.Vậy 0,4mol khí agôn chiếm thể tích :V=0,4.22,4=8,96 lít.
- HS làm theo hướng dẫn của giáo viên :
+tính khối lượng m1 của O2 có trong1 kg không khí ?
+ Tính khối lượng m2 của N2 có trong 1kg không khí ?
+ tínhs số mol của O2 và N2 có trong m1 và m2 ?
+ Tính sốphân tử O2 và N2 ?
+ Tính tổng số phân tử có trong 1kg không khí ?
O. Tính số mol khí agôn trong bình ?
O. ở điều ki8ện chuẩn thể tích của một mol khí là bao nhiêu ?
Vậy trong 0,4 mol chiếm thể tích bao nhiêu ?
Hoạt động 4: Giao nhiệm vụ về nhà 
Trợ giúp của GV
Hoạt động của trò 
- Về nhà làm bài tập sau :16.1 đến 16.4 SGK) 
- HS ghi nhớ .
Ngày soạn ;3/02/2007
Tiết 2- Bài 17
*********
I/ Mục tiêu :
1. Kiến thức .
Phát biểu được các định luật Bôi-lơ ; Sác-lơ ; Gay-luy-xác .
Viết được các hệ thức của các định luật theo nhiệt độ bách phân và nhiệt độ tuyệt đối .
2. Kỹ năng 
Xác định được các thông số trạng thái của một lượng khí khi biết các thông số trạng thái ban đầu và quá trình biến đổi là đẳng nhiệt , đẳng áp , đẳng tích trong hệ toạ độ p-V .
II/ Chuẩn bị :
Giáo viên : 2 bài tập 
HS : Ôn lại một số kiến thức liên quan đến bài .
III / Hoạt động dạy và học cụ thể 
Hoạt động 1: ổn định tổ chức lớp .
Hoạt động 2 : Nhắc lại các kiến thức cần nhớ .
Trợ giúp của giáo viên
 Hoạt động của học sinh 
GV: Đặt câu hỏi cho HS trả lời .
O. Phát biểu định luật B-M ? Biểu thức của định luật ?Đường đẳng nhiệt ?
O. Phát biểu định luật và viết biểu thức của định luật Sác-lơ ?Đường đẳng tích?
O. Khí lí tưởng tuân theo các định luật nào?
O. Khí thực khi nào được coi gần đúng với các định luật B-M và S-L ?
O. Nhiệt giai tuyệt đối là gì ? Đặc điểm của nhiệt giai tuỵet đối so với nhiệt giai xen-xi-út ?
O. Mối liên hệ giữa 2 nhiệt giai này ?
O. Phát biểu và viết biểu thức của định luật Gay-luy-xác ?
- HS trả lời theo câu hỏi của GV.
Hoạt động 3: Giải bài tập .
Trợ giúp của giáo viên
Hoạt động của học sinh .
*GV nêu ra hai bài tập sau :
Bài 1:
Một bình có cổ hình trụ đựng đầy không khí ở điều kiện chuẩn và được nút kín .Tiết diện của cổ bình là S=12cm2 và lực ma sát F ms giữa nút và cổ bình là 9N .Cần nung nóng không khí ttrong bình đến nhiệt độ nào để nút bị bật ra khỏi bình ? Biểu diễn quá trình trên đồ thị p-t.
Cho áp suất không khí ở điều kiện chuẩn là po=105Pa .
- GV: yêu cầu học sinh vẽ đồ thị .
Khi t=00C thì p=p0 =100000Pa
Khi t=20,50C thì áp suát p =107500Pa
Bài 2:
Khí ở lò thoát ra theo ống khói hình trụ. ậ đầu dưới , khí có nhiệt độ 7000C và chuyển động với tốc độ 5m/s . Hỏi tốc độ của khí khi lên đến đầu trên của ống khói là bao nhiêu , biết rằng ở đó nhiệt độ là 2000C?
Giải : Ta xem dòng khí thoát ra qua ống khói là liên tục . Do đó, có bao nhiêu khí đi vào đầu dưới của ống khói thì cũng có bấy nhiêu khí thoát ra ở đầu trên của ống khói. Như vậy ,2 lượng khí này có cùng khối lượng .
Vì ông khói hình trụ nên sự thay đổi tốc độ khí gây ra sự thay đổi thể tích khí theo nhiệt độ .
Gọi S là tiết diện của ống khói . Thể tích V1 đi qua đầu dưới ống khói trong 1 giây là : V1=v1S=5S (1)
Do áp suất khí không đổi dọc theo ống khói , nên theo đinh luật Gay-luy-sác ta có thể viết :(2)
Trong đó V2=v2.S (3) là thể tích khí đi ra khỏi đầu trên của ống khói 
Đưa (1) và (4) vào (3) , ta có :v2S=5ST2/T1 hoặc v2=2,43m/s .
- HS làm theo hướng dẫn của giáo viên :
Lúc đầu , áp suất của không khí ở hai bên nút là như nhau , nên chưa có lực nào đâye nút ra . Khi đun nóng khí trong bình , áp suất của khí trong bình tăng lên gây lên sự chênh lệch áp suất Dp ở hai bên nút và nút chịu một lực đẩy F . Khi lực đẩy F này bằng và lớn hơn lực ma sát Fms giữa nút và cổ bình thì nút bị đẩy ra .
Ta có : F=Dp.S=Fms=9N .
Vậy Dp = 7500Pa .
Lúc đó trong bình có áp suất là p=po+Dp=100.000+7500=107500Pa .
* áp dụng định luật sac-lơ :p=po(1+t/273) và thay giá trị cụ thể vào ta có :
 107500 =100.000(1+t/273), từ đó rút ra biểu thức của t , ta được t= 20,50C .
Chú ý ta có thể áp dụng công thức : p/T=po/To và cũng chio kết quả giống như trên .
- Đồ thị là một đường đẳng tích : 
	p
 p0
 O
 20,5 t(0C)
- HS làm theo hướng dẫn của giáo viên .
+ Xem lượng khí vào và ra là không đổi .+áp suất khí trong ống không đổi dùng định luật nào?
+ Tính thể tích khí vào đầu oóng và ra khỏi ống trong 1s theo vân tốc và tiết diện ống ?
Hoạt động 4 – Củng cố .
Hoạt động của thầy 
Hoạt động của trò 
Bài 3: Hai bình có thể tích khác nhau , chưa không khí ở cùng áp suất . Các bình được đậy kín bằng nút . áp suất của không khí trong hai bình có bằng nhau không khi ta nung nóng hai bình đến cùng một nhiệt độ?
Đáp số : Bằng nhau .
GV: Yêu cầu HS giải thích .
-HS theo dõi đề bài 
- _ Đứng tại chỗ giải thích kết quả .
Ngày soạn : 5/02/2207
Tiết 3 - Bài 18
Phương trình trạng thái của khí lí tưởng
I/ Mục tiêu :
1. Kiến thức 
- Viết được phương trình trạng thái của khí lí tưởng 
- Viết được phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ép .
2. Kĩ năng 
- Vận dụng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng để tính được các thông số trạng thái của một lượng khí sau một quá trình biến đổi .
- Vận dụng được phương trình Cla-pê- rôn – Men-đê-lê-ép để giải được các bài tập đơn giản
II/ Chuẩn bị :
1. GV : Hệ thống lại kiến thức và 2 bài tập 
2. HS : Ôn lại các kiến thức có liên quan đến bài học .
III/ Hoạt động dạy và học cụ thể .
Hoạt động 1: ổn định tổ chức lớp .
Hoạt động 2 : Nhắc lại các kiến thức cần nhớ .
Trợ giúp của giáo viên
 Hoạt động của học sinh 
GV đặt nêu các câu hỏi :
Để mô tả trạng thái của một lượng chất khí , người ta thường dùng các thông số nào ?
O. Phương trình trạng thái biểu diễn mối quan hệ của các thông số nào ?Phương trình ?
GV: Xây dựng phương trình Cla-pê-rôn- Men-đen-lê-ép .
- HS trả lời các câu hỏi của GV 
- Tìm hiểu cách xây dựng phương ttrình Cla-pê-rôn- Men -đen – lê-ép .
Hoạt động 3 : Vận dụng làm bài tập .
Trợ giúp của thầy
Hoạt động của trò 
 GV nêu các bài tập sau :
Bài 1:
 Trước khi nén áp suất của hỗn hợp khí trong xilanh của một động cơ đốt trong bằng 0,8atm , còn nhiệt độ là 500C . Tính nhiệt độ của hỗn hợp khí ở cuối quá trình nén nếu thể tích giảm đi 5 lần và áp suât5s tăng lên đến 7atm.
Bài 2:
Một bình đựng khí hiđrô nén có thể tích 10lít ở áp suất 50atm bị nóng lên từ 7oC đến 170C.
Vì bình bị rò khí nên một phần khí hiđrô thoát ra ngoài , do đó áp suất của khí trong bình không thay đổi khi bị nóng lên . Tính khối lượng khí hiđrô thoát ra ngoài .
Giải : vì ở đây có 2 lượng khí khác nhau , nên ta áp dụng phương trình Cla-pê-rôn – Men đen-lê-ép . Kí hiệu lượng khí thoát ra là Dm .
Thể tích của bình và áp suất là không thay đổi .
 Từ đó , suy ra kết quả : Dm=m1-m2=1,5g.
Bài 1: 
- cá nhân HS làm theo hướng dẫn của Giáo viên :
+Coi hỗn hợp khí là khí lí tưởng .
+ áp dụng phương trình trạng thái .
+Kết quả T2=565K=2920C.
- HS làm bài 2 - Theo hướng dẫn và gợi ý của giáo viên .
Hoạt động 4 : Củng cố .
Hoạt động của thầy
Hoạt động của trò 
Bài 3: Một lượng khí l;í tưởng ở áp suất 0,5atm có thể tích 10lít , khi dãn đẳng nhiệt đến thể tích 25lít thì áp suất của khí là :
A. 0,4atm B. 0,3atm C.0,2atm D.0,1atm 
Bài 4- Nhiệt độ của không khí dọc theo tia chớp tăng đột ngột đến 20.0000C và thực tế quá trình nung nóng không khí này là đẳng tích . Hỏi áp suất của khối không khí bị đốt nóng do tia chớp nếu lúc đầu không khí ở nhiệt độ 200C và áp suất 1atm(1atm= 1,013.105Pa)? Giải thích tại sao tia chớp kéo theo tiếng sấm?
GV: Hướng dẫn học sinh làm bài .
- HS làm bài theo hướng dẫn của giáo viên .
Hoạt động 5- Hướng dẫn về nhà .
Hoạt động của thầy 
Hoạt động của trò 
Về nhà ôn tập lí thuyết về cấu tạo chất khí .
- Xêm lại các bài tập trên và làm thêm các bàitapj tương tự trong sách bài tập
- HS nhận nhiệm vụ về nhà .