Bài 31. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Giáo viên: Nguyễn Thị Thu Hà
1. Thế nào là quá trình: đẳng nhiệt, đẳng tích? Phát biểu định luật Bôi-Mariot và định luật Sac-lơ.
 1. Quá trình đẳng nhiệt (đẳng tích) là quá trình biến đổi trạng thái khi nhiệt độ (thể tích) không đổi.
Định luật Bôi-Mariot: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.
Định luật Sac-lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
2. Gọi tên các đẳng quá trình được biểu diễn trong các giản đồ sau:
 a) và b): Quá trình đẳng nhiệt.
c) và d): Quá trình đẳng tích.

3. Cho hai đường đẳng nhiệt biểu diễn trên giản đồ như hình vẽ.


b) So sánh T1 và T1’;
T2 và T2’;
V1 và V2’.
c) Có thể đi từ (1) sang (2) theo những đẳng quá trình nào?
a) So sánh T1 và T2.
3. Cho hai đường đẳng nhiệt biểu diễn trên giản đồ như hình vẽ.


 T1 > T2.
a) So sánh T1 và T2.
3. Cho hai đường đẳng nhiệt biểu diễn trên giản đồ như hình vẽ.


 T1 = T1’;
T2 = T2’;
V1 = V2’.
b) So sánh T1 và T1’;
T2 và T2’;
V1 và V2’.
3. 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?
- (1)  (1’)  (2);
- (1)  (2’)  (2);
- (1)  (M)  (2);
 Có nhiều cách, ví dụ:
V
O
p
(1)
(2’)
(2)
V1
p2
T2
T1
p1
p2’
V2
(1’)
p1’
M
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;
Trong các quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định, khi một thông số trạng thái thay đổi thì một hoặc các thông số còn lại cũng thay đổi.
p
V
T
1. Khí thực và khí lý 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.


2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng

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?
V
O
p
(1)
(2’)
(2)
V1
p2
T2
T1
p1
p2’
V2
2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng

  (1)  (2’):
(a)
  (2’)  (2):
(b)
đẳng tích
đẳng nhiệt
2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng

2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng
Từ (a) và (b), hãy tìm mối liên hệ trực tiếp giữa các thông số của khối khí ở hai trạng thái (1) và (2)?
 
 
PTTT của khí lí tưởng





















 Chú ý:
Đối với các lượng khí khác nhau thì hằng số trong phương trình trạng thái là khác nhau.
Với 1 mol khí bất kì thì hằng số này bằng R = 8,31 J/(mol.K);
R được gọi là hằng số khí lý tưởng.
Các phương trình của định luật Bôi-Mariot và định luật Saclơ có thể xem là các trường hợp riêng của phương trình trạng thái.
2. Phương trình trạng thái của khí lý tưởng

* Bài tập áp dụng:
Một xilanh kín được chia làm hai phần bằng nhau bởi pittông cách nhiệt, mỗi phần có chiều dài l0 = 30cm chứa lượng khí giống nhau ở 270C. Nung nóng một phần thêm 100C và làm lạnh phần kia bớt 100C. Hỏi pittông dịch chuyển một đoạn bao nhiêu?
Tóm tắt:
x
p1, V1,T1
p2, V2,T2
Nung nóng
Làm lạnh
T0 = 300K;
l0 = 30cm;
T1 = 310K;
T2 = 290K;
X = ?
Trước và sau dịch chuyển, khi pittông đứng yên, hãy so sánh áp suất của khí ở hai bên?
p0A = p0B = p0
p1 = p2 = p
Một xilanh kín được chia làm hai phần bằng nhau bởi pittông cách nhiệt, mỗi phần có chiều dài l0 = 30cm chứa lượng khí giống nhau ở 270C. Nung nóng một phần thêm 100C và làm lạnh phần kia bớt 100C. Hỏi pittông dịch chuyển một đoạn bao nhiêu?
Hãy viết công thức tính thể tích khí trong mỗi phần ống trước và sau khi pittông dịch chuyển theo tiết diện xilanh S và chiều dài phần khí?
V0 = Sl0
V1 = S(l0 + x)
V2 = S(l0 – x)
Giải:
Thay số, được kết quả: x = 1 cm.
- Áp dụng phương trình trạng thái cho khí trong mỗi phần xi lanh
+ Phần bị nung nóng:
(1)
+ Phần bị làm lạnh:
(2)
- Từ (1) và (2), suy ra:
(3)
- Thay V1 = S(l0 + x) và V2 = S(l0 – x), ta được:
Suy ra: x =
Suy ra: x =
* 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.



* Bài tập áp dụng:
Tóm tắt:
p1 = 2 atm; V1 = 15 lít; T1 = 300 K.
p2 = 3,5 atm; V2 = 12 lít.
T2 = ?
Giải:




Thay số, được kết quả: T2 = 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.