Giáo án Vật Lí Lớp 10 - Tiết 1 đến Tiết 6

dụng lên thành bình ABCD : Trong đó = n là mật độ khí, ta có : p = (1) Vì Þ p = (2) Phương trình (1) và (2) gọi là phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí lí tưởng. 5) Viết biểu thức của phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí lí tưởng. Nêu ý nghĩa các đại lượng có mặt trong phương trình này. Phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử về chất khí lí tưởng : p = hay p = (2) Trong đó : + p : Áp suất chất khí tác dụng lên thành bình (Pa) + n : Mật độ phân tử khí có trong bình chứa (hạt/đơn vị thể tích) + : Vận tốc trung bình của các phân tử chuyển động nhiệt (m/s) + : Động năng trung bình của các phân tử (J) 6) Xây dựng biểu thức về mối liên hệ giữa nhiệt độ và động năng trung bình của phân tử. Từ biểu thức này có thể rút ra kết luận gì ? Từ phương trình p = ta có thể viết : p.V = .V Vì n = Þ N = n.V Khi đó ta có : p.V = (3) Mặt khác với một lượng khí xác định ta có : Þ p.V = C.T (4) trong đó C là một hằng số Từ (3) và (4) ta suy ra được : Với N, C là hằng số. Đặt k = Khi đó ta có : (5) với k là hằng số Bôndơman * Kết luận : Nhiệt độ tuyệt đối T tỉ lệ với động năng trung bình của các phân tử . Do đó ta có thể coi nhiệt độ là số đo động năng trung bình của các phân tử. Kết luận này không những đúng đối với chất khí lí tưởng, mà còn đúng cả đối với chất khí thực, chất lỏng và chất rắn. BÀI TẬP NÂNG CAO Bài 1 : Một phân tử agon bay với vận tốc 500 m/s va chạm đàn hồi vào thành bình theo hướng tạo với pháp tuyến của thành bình một góc 600. Tính xung lực mà phân tử tác dụng lên thành bình ? Bài giải : Xung lực mà phân tử tác dụng lên thành bình : F.Dt = 2mvx = 2mv.cosa = 2. v.cosa = 2.500.cos 600 = 3,310-23 N.s Bài 2 : Muốn cho chất khí ở nhiệt độ 3000K tác dụng lên thành bình áp suất 0,1 Pa thì mật độ khí phải bằng bao nhiêu ? Bài giải : Mật độ phân tử khí : n = Bài 3 : Tính vận tốc trung bình của phân tử khí nitơ ở nhiệt độ 10000C và 00C. Biết m = 28. Bài giải Vận tốc trung bình của các phân tử khí Nitơ ở 10000C = Vận tốc trung bình của các phân tử khí Nitơ ở 00C = IV. DẶN DÒ Học sinh về nhà làm các bài tập sau đây : Bài 01 : Có 20g O2 ở nhiệt độ 200C 1) Tính thể tích khối khí khi áp suất khối khí : a) P = 2 at b) P = 1,5.105 N/m2 2) Với áp suất P = 2 at ta hơ nóng đẳng áp khối khí tới thể tích V = 10l. Tính nhiệt độ của khối khí sau khi hơ nóng . Bài 02 : Một chất khí có khối lượng m = 1,025g ở nhiệt độ 270C có áp suất 0,5 at và thể tích 1,8 l Hỏi khó đó là khí gì ? Vẫn ở 270C, với 10g khí nói trên và có thể tích 5 lít thì áp suất là bao nhiêu ? Bài 03 : Một bình chứa khí ở nhiệt độ 270C và áp suất 4 at. Nếu ½ khối khí thoát ra khỏi bình và nhiệt độ hhạ xuống tới 12 0C thì khí trong bình còn lại sẽ có áp suất là bao nhiêu ? Bài 04 Người ta bớm khí H2 vào một bình cấu có thể tích V = 10l. sau khi bơm xong, áp suất khí trong bình là 1 at, nhiệt độ 200C. Hỏi phải bơm bao nhiêu lần, biết mỗi lần bơm đã đưa được 0,05g khí H2 vào bình cầu và lúc đầu bình cầu xem như chưa có khí H2 ? Bài 05 : Ban đầu một bình chứa khí có áp suất P1 = 2.107 Pa , nhiệt độ t1 = 470C. Sau đó khí thoát ra ngoài làm áp suất khí trung bình là P2 = 5.106 Pa, nhiệt độ t2= 70C . Khối lượng bình khí ( cả vỏ bình và khí ) đã giảm đi Dm = 1kg. Hỏi khối lượng khí có trong bình lúc đầu ? {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{ Tiết 06 Bài Tập PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG PHƯƠNG TRÌNH MENDELEEV – CLAPEYRON I. MỤC TIÊU Vận dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng và phương trình Mendeleev – Clapeyron để giải các bài tập nâng cao. II. NỘI DUNG BÀI GIẢNG Phần làm việc của Giáo Viên Phần ghi chép của học sinh GV : Các em hãy viết phương trình trạng thái khí lí tưởng ? HS : Phương trình trạng thái khí lí tưởng : GV : Các em hãy viết phương trình Mendeleev – Clapeyron ? HS : phương trình Mendeleev – Clapeyron : P.V = RT GV hướng dẫn các em làm bài tập như phần trình bày bên ! GV : ŸŸŸ ŸŸŸ ŸŸŸ ð _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ŸŸŸ Bài 01 : Có 20g O2 ở nhiệt độ 200C 1) Tính thể tích khối khí khi áp suất khối khí : a) P = 2 at b) P = 1,5.105 N/m2 2) Với áp suất P = 2 at ta hơ nóng đẳng áp khối khí tới thể tích V = 10l. Tính nhiệt độ của khối khí sau khi hơ nóng . Bài giải : 1) Thể tích khối khí : Áp dụng phương trình Mendeleev – Clapeyron : P.V = RT Þ V = Câu a) Trong đó : P = 2 at R = 8,2.10-2 m = 10g m = 32 g/mol T = 273 + 20 = 293K Khi đó ta được : V = = 3,754 l Câu b) Trong đó : P = 1,5.105 N/m2 ; R = 8,31 m = 10g m = 32 g/mol T = 273 + 20 = 293K Khi đó ta được : V = = 5,07 l 2/ Tính nhiệt độ khối khí sau khi hơ nóng Qúa trình đẳng áp nên : Þ T2 = T1. = 293.10/2,754 = 780,5 k Þ t2 = 507,50C Bài 02 : Một chất khí có khối lượng m = 1,025g ở nhiệt độ 270C có áp suất 0,5 at và thể tích 1,8 l Hỏi khó đó là khí gì ? Vẫn ở 270C, với 10g khí nói trên và có thể tích 5 lít thì áp suất là bao nhiêu ? Bài giải 1/ Định tên chất khí Áp dụng phương trình Mendeleev – Clapeyron : P.V = RT Þ m = Câu a) Trong đó : P = 0,5 at R = 8,2.10-2 m = 1,025g V = 1,8 lít T = 273 + 27 = 300K Khi đó ta được : m = = 28 g/mol Vậy đó là khí Nitơ ( N2 = 28) 2/ Áp suất của 10 g khí : Từ phương trình Mendeleev – Clapeyron : P.V = RT Þ P = = » 1,757 at Bài 03 : Một bình chứa khí ở nhiệt độ 270C và áp suất 4 at. Nếu ½ khối khí thoát ra khỏi bình và nhiệt độ hhạ xuống tới 12 0C thì khí trong bình còn lại sẽ có áp suất là bao nhiêu ? Bài giải Áp dụng phương trình Mendeleev – Clapeyron cho bình chứa trước và sau khi khí thoát ra : P1.V1 = RT1 (1) P2.V2 = RT2 (2) Lập tỉ số (1) / (2) Þ Þ P2 = P1. = 1,9 at Bài 04 Người ta bớm khí H2 vào một bình cấu có thể tích V = 10l. sau khi bơm xong, áp suất khí trong bình là 1 at, nhiệt độ 200C. Hỏi phải bơm bao nhiêu lần, biết mỗi lần bơm đã đưa được 0,05g khí H2 vào bình cầu và lúc đầu bình cầu xem như chưa có khí H2 ? Bài giải Áp dụng phương trình Mendeleev – Clapeyron : P.V = RT Þ m = = 0,83 g Þ Số lần bơm : = 16,6 lần ® 17 lần. Bài 05 : Ban đầu một bình chứa khí có áp suất P1 = 2.107 Pa , nhiệt độ t1 = 470C. Sau đó khí thoát ra ngoài làm áp suất khí trung bình là P2 = 5.106 Pa, nhiệt độ t2= 70C . Khối lượng bình khí ( cả vỏ bình và khí ) đã giảm đi Dm = 1kg. Hỏi khối lượng khí có trong bình lúc đầu ? Bài giải Áp dụng phương trình Mendeleev – Clapeyron cho bình chứa khí ở hai nhiệt độ t1và t2 ? P1.V = RT1 Þ (1) P2.V = RT2 Þ (2) Từ (1) và (2) ta được : Þ = Dm ´ = 1,4 (kg) {{{{{{{{{{ ] {{{{{{{{{{