Tài liệu Bài giảng phương trình trạng thái của khí lý tưởng vật lý 10

CÂU 1. Phát biểu và viết biểu thức của định luật sác - lơ CÂU 2. Định nghĩa đường đẳng tích. Trong hệ tọa độ (p, T) đường này có đặc điểm gì? Nhúng quả bóng bàn bẹp vào nước nóng, quả bóng phồng lên như cũ. Trong quá trình này, cả nhiệt độ, thể tích và áp suất của một lượng khí chứa trong quả bóng đều thay đổi. Vậy phải dùng phương trình nào để xác định mối liên hệ giữa ba thông số của lượng khí này? I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG Những thí nghiệm chính xác cho thấy: Khí thực chỉ tuân theo gần đúng định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt và Sác –lơ. Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học. Tuy nhiên sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không lớn ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thông thường. I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG Để lập phương trình ta chuyển lượng khí từ trạng thái 1 (p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian 1’ (p’, V2, T1). ( 2) ( 1) P2 , V2 , ,T2 P1 , V 1 , T 1 (1’) P’ , V2 , T1 ( 1) I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG P1 , V 1 , T 1 P1.V1 = p’.V2 C1. Lượng khí được chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1’ bằng quá trình nào? Trả lời: Bằng quá trình đẳng nhiệt vì nhiệt độ tuyệt đối không đổi. (1’) P’ , V2 , T1 Hãy viết biểu thức liên hệ giữa p1, V1 và p’, V2 ( 2) ( 1) I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG P2 , V2 , ,T2 P1 , V1 , T1 P1.V1 = p’.V2 Trả lời: bằng C1. Lượng khíquá chuyển p2đẳng pđược ' trình  trạng tích vì thểthái tích1’không đổi từ trạng sang T T 1 2 thái 2(1’)bằng quá trình nào? P’ , V2 , T1 Hãy viết biểu thức liên hệ giữa p’, T1 và p2, T2 I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG Từ hai phương trình: P1.V1 = p’.V2 II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG p '  T1 p2 T2 Phương trình trạng thái khí lí tưởng hay phương trình Cla-pê-rôn. p1V1 p 2V 2  T1 T2 pV hay  Hằng số T Cla-pê-rôn (Clapeyron) nhà vật lí người Pháp, phương trình trên được ông đưa ra vào năm 1834. I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG Dưới đồ thị biểu diễn quá trình biến đổi trạng thái trên trong hệ tọa độ (p,V). p (2) P2 P1 T2 (1) (1’) P’ T1 0 V1 V2 V Bài tập ví dụ I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG ở trạng thái 2 ở trạng thái 1 V2 = 20cm3 V1 = 100cm3 t2 = 390C P1 = 105 Pa II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG t1 = 270C THÁI CỦA KHÍ LÍ T1 = 273 + 27 = 300K TƯỞNG T2 = 273 + 39 = 312K P2 = ? Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng: p1V1 p2V2  T1 T2 5 pVT 10 .100.312  p2  1 1 2   5,2.105 Pa VT 20.300 2 1 I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG III. QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP 1. Quá trình đẳng áp Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp. 2.Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối. Nhà bác quá học người pháp Gay-Lussac(1778Trong trình đẳng áp của một lượng 1850) xác lập sự phụ thuộc của thể tích một khối khí nhất định, thể tích tỷ lệ thuận với lượng khí xác định vào nhiệt độ khi áp suất nhiệt đổi độ bằng tuyệtphương đối. pháp thực nghiệm năm không 1820. V T 1 1  V T 2 2 V   T Hằng số I. KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG 1. Quá trình đẳng áp 2.Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối. 3.Đường đẳng áp II. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo THÁI CỦA KHÍ LÍ nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp. TƯỞNG III. QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP Ứng với các áp suất khác nhau của cùng một lượng khí thì các đường đẳng áp khác nhau. V P1 P1 112.106