Bài giảng Vật lí Lớp 10 - Bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (Bản hay)

KÍNH CHÀO QUÍ THẦY CÔ 
CHÀO CÁC EM 
KiÓm tra bµi cò : 
C©u 1 : Ph¸t biÓu néi dung vµ viÕt biÓu thøc ® Þnh luËt 
B«i l¬ -Ma ri èt vµ ® Þnh luËt S¸c l¬ ? 
§ Þnh luËt B«i l¬-Ma ri èt : 
+ ND : Trong qu ¸ tr×nh ®¼ng nhiÖt cña mét l­îng khÝ nhÊt ® Þnh , ¸p suÊt tû lÖ nghÞch víi thÓ tÝch . 
+ BT : p ~ 1/V hay pV = h»ng sè 
§ Þnh luËt S¸c l¬: 
+ ND : Trong qu ¸ tr×nh ®¼ng tÝch cña mét l­îng khÝ nhÊt ® Þnh , ¸p suÊt tû lÖ thuËn víi nhiÖt ®é tuyÖt ® èi . 
+ BT: p/T = h»ng sè . 
V 
T 
T 
p 
O 
O 
V 
p 
a) 
p 
O 
b) 
c) 
p 
O 
d) 
*§å thÞ (a) vµ (b) biÓu diÔn qu ¸ tr×nh ®¼ng nhiÖt . 
*§å thÞ (c) vµ (d) biÓu diÔn qu ¸ tr×nh ®¼ng tÝch . 
C©u 2: Gäi tªn c¸c ®¼ng qu ¸ tr×nh ®­ îc biÓu diÔn trong 
 c¸c ® å thÞ sau : 
Nhúng một quả bóng bàn bẹp vào nước nóng , quả bóng phồng lên như cũ ; 
Bóp quả bong bóng , quả bong bóng có thể nổ ; 
HÃY HÌNH DUNG! 
p 
V 
T 
	 Trong các quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định , có khi 2 trong 3 thông số trạng thái thay đổi ; hoặc cả 3 thông số cùng thay đổi .	 
I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG. 
	  	- Khí thực ( khí tồn tại trong thực tế ) chỉ tuân theo gần đúng các định luật : Bôi-Mariot và Sac- lơ .	 
	  - Khí lý tưởng ( mẫu khí trong lý thuyết ) là khí tuân theo đúng các định luật về chất khí . 
	 * Ở nhiệt độ và áp suất thông thường , khí thực gần giống khí lý tưởng . 
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 
V 
p 
1 
H 2 
He 
O 2 
5 
10 
0 
	 Cho hai đường đẳng nhiệt biểu diễn trên giản 	 đồ như hình vẽ . 
	 c) Có thể đi từ (1) sang (2) theo những đẳng quá trình nào ? 
V 
O 
p 
(1) 
(2’) 
(2) 
V 1 
p 2 
T 2 
T 1 
p 1 
p 2’ 
V 2 
(1’) 
p 1’ 
M 
	 - (1)  (1’)  (2); 
	 - (1)  (2’)  (2); 
	 - (1)  (M)  (2); 	 
	 Có nhiều cách , ví dụ : 
V 
O 
p 
(1) 
(2’) 
(2) 
V 1 
p 2 
T 2 
T 1 
p 1 
p 2’ 
V 2 
	 Hãy quan sát một cách biến đổi trạng thái từ (1) sang (2) của một lượng khí nhất định ! 
	 Gọi tên từng quá trình biến đổi và viết biểu thức liên hệ giữa các thông số trạng thái trong từng quá trình ? 
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 
II. ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lÝ t­ëng : 
1. X©y dùng ph­¬ng tr×nh : 
2. Chó ý: 
-§ èi víi c¸c l­îng khÝ kh¸c nhau th × h»ng sè trong PTTT lµ kh¸c nhau . 
- Víi 1 mol khÝ bÊt kú th × h»ng sè nµy b»ng R = 8,31 J/ (mol K). 
R gäi lµ h»ng sè lÝ t­ëng . 
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 
III. Qu ¸ tr×nh ®¼ng ¸p 
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 
1. Qu ¸ tr×nh ®¼ng ¸p 
 Qu ¸ tr×nh biÕn ® æi tr¹ng th¸i khi ¸p suÊt ®­ îc gi ÷ kh«ng ® æi ®­ îc 
gäi lµ qu ¸ tr×nh ®¼ng ¸p. 
2. Liªn hÖ gi÷a thÓ tÝch vµ nhiÖt ®é tuyÖt ® èi trong qu ¸ tr×nh ®¼ng ¸p 
Tõ PT khi p 1 =p 2 (¸p suÊt kh«ng ® æi ) thi 
NDĐL: Trong qu ¸ tr×nh ®¼ng ¸p cña mét l­îng khÝ nhÊt ® Þnh , 
 thÓ tÝch tû lÖ thuËn víi nhiÖt ®é tuyÖt ® èi . 
Hay 
3. §­ êng ®¼ng ¸p 
	 §­ êng biÓu diÔn sù biÕn thiªn cña thÓ tÝch theo nhiÖt ®é khi ¸p suÊt kh«ng ® æi gäi lµ ®­ êng ®¼ng ¸p 
V 
T 
p 1 
p 2 
p 1 < p 2 
O 
Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ 
trong hệ tọa độ (V,T) là đường thẳng có đường kéo dài 
đi qua gốc tọa độ 
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 
IV. “ ĐỘ KHÔNG TUYỆT ĐỐI ” 
V 
T 
p 1 
p 2 
p 1 < p 2 
O 
P 
T 
V 1 
V 2 
V 1 < V 2 
O 
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 
* Từ đồ thị cho thấy nếu giảm nhiệt độ tới OK thì p=0 và V=0. 
 Đó là điều không thể thực hiện được 
* Kenvin đưa ra 1 nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0K và 
 “0K gọi là độ không tuyệt đối ” 
 = Const => 
Phương trình trạng thái 
V/T=const=>V 1 /V 2 =T 1 /T 2 
 = const => = 
pV =const =>p 1 V 1 = p 2 V 2 
Quá trình đẳng tích p 1 = p 2 
Quá trình đẳng tích V 1 = V 2 
 Quá trình đẳng nhiệt T 1 = T 2 
p 
O 
T 
p 
O 
V 
V 
O 
T 
p 
O 
V 
p 
T 
O 
T 1 
p 
O 
V 
Từ phương trình trạng thái có thể suy ra các biểu thức của các đẳng quá trình theo sơ đồ sau :   
* Bài tập áp dụng : 
Bài 1: Một lượng khí đựng trong xilanh có pittông chuyển động được . Các thông số trạng thái của lượng khí này là : 2 atm , 15 lít , 300 K. Khi pittông nén khí , áp suất của khí tăng lên tới 3,5 atm , thể tích giảm còn 12 lít . Xác định nhiệt độ của khí nén . 
Baøi 31: PHÖÔNG TRÌNH TRAÏNG THAÙI CUÛA KHÍ LÍ TÖÔÛNG 
Hay: 
* Bài tập áp dụng : 
Tóm tắt : 
	TT1: p 1 = 2 atm ; V 1 = 15 lít ; T 1 = 300 K. 
	TT2: p 2 = 3,5 atm ; V 2 = 12 lít . T 2 = ?	 
Baøi 31: PHÖÔNG TRÌNH TRAÏNG THAÙI CUÛA KHÍ LÍ TÖÔÛNG 
Giải : 
Thay số , được kết quả : T 2 = 420 K. 
Từ suy ra 
Một lượng khí đựng trong xilanh có pittông chuyển động được . Các thông số trạng thái của lượng khí này là : 2 atm , 15 lít , 300 K. Khi pittông nén khí , áp suất của khí tăng lên tới 3,5 atm , thể tích giảm còn 12 lít . Xác định nhiệt độ của khí nén . 
Hay: 
Quý thầy, cô cùng toàn thể các em học sinh 
Xin tr©n träng c¶m ¬n! 
 IV. VËn dông :  Bµi 1: Mét xi lanh cã pÝt t«ng ® ãng kÝn chøa mét khèi khÝ ë nhiÖt ®é 27 o C, ¸p suÊt 750 mmHg. Nung nãng khèi khÝ ® Õn nhiÖt ®é 195 o C th × thÓ tÝch t¨ng gÊp r­ìi.TÝnh ¸p suÊt cña khèi khÝ trong xi lanh lóc ®ã. 
Tãm t¾t: 
Tr¹ng th¸i 1: 
p 1 =750mmHg 
V 1 
t 1 =27 o C -> T 1 =300K 
Tr¹ng th¸i 2: 
p 2 =? 
V 2 = 1,5V 1 
t 2 =195 o C -> T 2 =468K 
Gi¶i : ¸p dông ph­¬ng tr×nh tr¹ng th¸i ta cã : 
Suy ra : 
Tãm t¾t: 
Tr¹ng th¸i 1: 
p 1 =1 atm 
V 1 =2dm 3. 
T 1 =273+ 27=300K 
Tr¹ng th¸i 2: 
P 2 =15 atm . 
V 2 = 2 – 1,8= 0,2dm 3 
t 2 = ? 
Gi¶i : ¸p dông pt tr¹ng th¸i ta cã : 
Suy ra : 
* Bµi 2: 
Trong xi lanh cña mét ® éng c¬ ® èt trong cã 2dm 3 hçn hîp khÝ d­íi ¸p suÊt 1 atm vµ nhiÖt ®é 27 o C. PÝt t«ng nÐn xuèng lµm cho thÓ tÝch hçn hîp gi¶m 1,8 dm 3 vµ ¸p suÊt t¨ng lªn 15 atm.TÝnh nhiÖt ®é hçn hîp khÝ nÐn . 
P 1 ,V 1 ,T 1 
P 2 ,V 2 ,T 2 
p 2 /,V 1 , T 2 
(1) 
(2) 
(2 / ) 
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG 
V 
O 
p 
(1) 
(2’) 
(2) 
V 1 
p 2 
T 2 
T 1 
p 1 
p 2’ 
V 2 
* Qu ¸ tr×nh ®¼ng nhiÖt tõ (1) ® Õn (1 / ) cho ta : 
p 1 V 1 = p / V 2 (1) 
* Qu ¸ tr×nh ®¼ng tÝch tõ (1 / ) ® Õn (2) cho ta : 
* T ừ (1) víi (2) ta suy ra : 
* Qu ¸ tr×nh ®¼ng tÝch tõ (1) ® Õn (2 / ) cho ta : 
* Qu ¸ tr×nh ®¼ng nhiÖt tõ (2 / ) ® Õn (2) cho ta : 
P 2 / V 1 = p 2 V 2 (2) 
* T ừ (1) víi (2) ta suy ra : 
(2) 
(1) 
V 
1 
p 
V 
0 
V 2 
V 2 
V 1 
0 
H.2 
p 1 
1 
(2) 
T 2 
p 2 
(1) 
T 1 
(2) 
p 2 / 
(2 / ) 
(1 / ) 
(1) 
(2) 
T 1 
T 2 
p 1 
p 2 
p / 
p 
H.1 
V