Sáng kiến kinh nghiệm Phân loại & phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật lý 10 về chất khí

 Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí 
 SƠ LƢỢC LÍ LỊCH KHOA HỌC 
    
 I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN 
 1. Họ và tên: Nguyễn Đức Hào 
 2. Sinh ngày 06 tháng 05 năm 1962 
 3. Nam, nữ: Nam 
 4. Địa chỉ: Ấp Sơn Hà – Xã Vĩnh Thanh – Nhơn Trạch - Đồng Nai 
 5. Điện thoại: 061 3519314 
 6. Fax: E-mail: 
 7. Chức vụ: Tổ trƣởng Lý 
 8. Đơn vị công tác: Trƣờng THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm 
 II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO 
 - Học vị cao nhất: Đại Học 
 - Năm nhận bằng: 1987 
 - Chuyên ngành đào tạo: Cử nhân Vật lý 
 III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC: 
 - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: 
 - Số năm công tác: 27 năm. 
 - Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: 
 Phƣơng pháp bồi dƣỡng học sinh yếu môn Vật lý lớp 10 
 Phƣơng pháp giải Bài tập Vật lý 10 về chuyển động cơ 
Gv. Nguyễn Đức Hào Trang 1 Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí 
 A – MỞ ĐẦU 
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: 
 Việc học tập môn vật lý muốn đạt kết quả tốt thì trong quá trình nhận thức cần 
phải biết đối chiếu những khái niệm, định luật, mô hình vật lý – những sản phẩm do trí 
tuệ con ngƣời sáng tạo – với thực tiễn khách quan để nắm vững đƣợc bản chất của 
chúng; biết chúng đƣợc sử dụng để phản ánh, miêu tả, biểu đạt đặc tính gì, quan hệ nào 
của hiện thực khách quan cũng nhƣ giới hạn phản ánh đến đâu. 
 Đối với học sinh trung học phổ thông, bài tập vật lý là một phƣơng tiện quan 
trọng giúp học sinh rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo vận dụng lý thuyết đã học vào thực tiễn. 
Việc giải bài tập vật lý giúp các em ôn tập, cũng cố, đào sâu, mở rộng kiến thức, rèn 
luyện thói quen vận dụng kiến thức khái quát để giải quyết các vấn đề của thực tiễn. 
Ngoài ra, nó còn giúp các em làm việc độc lập, sáng tạo, phát triển khả năng tƣ duy 
cũng nhƣ giúp các em tự kiểm tra mức độ nắm kiến thức của bản thân. 
 Bài tập vật lý giúp cho học sinh hiểu sâu sắc hơn những quy luật vật lý, những 
hịên tƣợng vật lý, biết phân tích chúng và ứng dụng chúng vào những vấn đề thực tiễn. 
Trong nhiều trƣờng hợp, dù giáo viên có cố gắng trình bày tài liệu mạch lạc, hợp lôgic, 
phát biểu định nghĩa, định luật chính xác, làm thí nghiệm đúng phƣơng pháp và có kết 
quả thì đó mới là điều kiện cần chƣa phải là đủ để học sinh hiểu sâu sắc và nắm vững 
kiến thức. Chỉ có thông qua các bài tập ở hình thức này hay hình thức khác, tạo điều 
kiện cho học sinh vận dụng linh hoạt những kiến thức để tự lực giải quyết thành công 
những tình huống cụ thể khác nhau thì những kiến thức đó mới trở nên sâu sắc, hoàn 
thiện và biến thành vốn riêng của học sinh. 
 Trong quá trình giải quyết các tình huống cụ thể do bài tập đề ra, học sinh phải 
vận dụng những thao tác tƣ duy nhƣ so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá .v.v để 
tự lực tìm hiểu vấn đề Vì thế, bài tập vật lý còn là phƣơng trình rất tốt để tƣ duy óc 
tƣởng tƣợng tính độc lập trong việc suy luận, tính kiên trì trong việc khắc phục khó 
khăn. 
 Bài tập vật lý là một hình thức củng cố ôn tập, hệ thống hoá kiến thức. Khi làm 
bài tập học sinh phải nhớ lại những kiến thức vừa học, phải đào sâu khía cạnh nào đó 
của kiến thức hoặc phải tổng hợp nhiều kiến thức trong một đề tài, một chƣơng, một 
phần của chƣơng trình và do vậy đứng về mặt điều khiển hoạt động nhận thức mà nói, 
nó còn là phƣơng tiện kiểm tra kiến thức và kỹ năng của học sinh. 
 Trong phạm vi đề tài. Tôi chỉ khảo sát các bài tập về vật lý Nhiệt học về chất khí, 
Nguyên lý của nhiệt động lực học ( chƣơng VI và chƣơng VIII SGK vật lý 10 nâng cao) 
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: 
 Việc nghiên cứu đề tài này nhằm tìm cách để giải bài tập một cách dể hiểu, cơ 
bản, từ thấp đến cao, giúp học sinh có kỹ năng giải quyết tốt các bài tập, hiểu đƣợc ý 
nghĩa vật lý của từng bài đã giải, rèn luyện thói quen làm việc độc lập, sáng tạo, phát 
triển khả năng tƣ duy,...giúp học sinh học tập môn Vật lý tốt hơn. 
Gv. Nguyễn Đức Hào Trang 3 Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí 
 B- NỘI DUNG 
PHẦN I: 
TÓM TẮT LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC 
Chương I 
 NHỮNG CƠ SỞ CỦA THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ: 
I. Thuyết động học phân tử: 
1. Nội dung: 
 a. Các chất có cấu tạo gián đoạn và gồm một số rất lớn các phân tử. Các phân tử 
lại đƣợc cấu tạo từ các nguyên tử. 
 b. Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng. Cƣờng độ chuyển động biểu 
hiện nhiệt độ của hệ. 
 c. Kích thƣớc phân tử rất nhỏ ( khoảng 10-10cm) so với khoảng cách giữa chúng. 
Số phân tử trong một thể tích nhất định là rất lớn. Trong nhiều trƣờng hợp có thể bỏ qua 
kích thƣớc của các phân tử và coi mỗi phân tử nhƣ một chất điểm. 
 d. Các phân tử không tƣơng tác với nhau trừ lúc va chạm. Sự va chạm giữa các 
phân tử và giữa phân tử với thành bình tuân theo những định luật về va chạm đàn hồi 
của cơ học Newton. Các giả thuyết a, b đúng với mọi chất khí còn các giả thuyết c, d chỉ 
đúng với chất khí lý tƣởng. 
 e. Áp suất: 
Định nghĩa: Lực của các phân tử chất khí tác dụng lên một đơn vị diện tích trên thành 
 F
bình chính là áp suất của chất khí. P 
 S
2. Đơn vị của áp suất: 
Trong hệ SI, đơn vị áp suất là Newton/met vuông, ký hiệu là N/m2 hay Pascal, ký hiệu 
là Pa: 1N/m2 = 1Pa 
Ngoài ra, áp suất còn đo bằng: Atmôtphe kỹ thuật, ký hiệu là at: 
 1at = 0,981.105N/m2 = 736 mmHg 
và Atmôtphe vật lý, ký hiệu là atm: 
 1atm = 1,013.105N/m2 = 760 mmHg = 1,033 at 
II. Các định luật thực nghiệm và phƣơng trình trạng thái của khí lý tƣởng: 
1. Mẫu khí lý tƣởng có các đặc điểm sau: 
- Khí lý tƣởng gồm một số rất lớn các phân tử có kích thƣớc rất nhỏ so với khoảng cách 
trung bình giữa chúng; các phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng. 
- Lực tƣơng tác của các phân tử là không đáng kể trừ lúc va chạm. 
- Sự va chạm giữa các phân tử và giữa phân tử với thành bình là va chạm hoàn toàn đàn 
hồi. 
2. Thông số trạng thái và phƣơng trình trạng thái: 
- Mỗi tính chất vật lý của hệ đƣợc đặc trƣng bởi một đại lƣợng vật lý đƣợc gọi là thông 
số trạng thái của hệ nhƣ: áp suất P, nhiệt độ T, thể tích V. 
- Phƣơng trình nêu lên mối liên hệ giữa các thông số P,V,T của một khối lƣợng khí xác 
định đƣợc gọi là phƣơng trình trạng thái; dạng tổng quát: P = f(V,T) 
Gv. Nguyễn Đức Hào Trang 5 Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí 
 = 1 : hằng số nhiệt giãn đẳng áp của chất khí. 
 273
c. Đƣờng đẳng áp: Đƣờng biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất 
không đổi gọi là đƣờng đẳng áp. 
6. Định luật Dalton: 
a. Định luật: Áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng các áp suất riêng phần của các khí 
thành phần tạo nên hỗn hợp. 
b. Hệ thức: P = P1 + P2 +..+ Pn 
7. Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng: 
Từ hai định luật Boyle – Mariotte và Charles ta xác định đƣợc phƣơng trình 
trạng thái khí lý tƣởng: 
 P1V1 P2V2 PV
 Hằng số 
 T1 T2 T
 m
8. Phƣơng trình Claypeyron – Mendeleev: P.V = RT 
 
Trong đó R= 8,31.103(J/kgmol.k): Hằng số khí lí tƣởng 
 m
m : khối lƣợng chất khí;  : khối lƣợng 1 mol khí; : số mol khí 
 
9. Nhiệt lƣợng: Phần năng lƣợng mà vật nhận đƣợc hay mất đi trong quá trình truyền 
nhiệt đƣợc gọi là nhiệt lƣợng 
 Q = mc(t2 t1)=mc t 
+ m: khối lƣợng của vật (kg); c: nhiệt dung riêng của chất cấu tạo nên vật(J/kg.K); 
 0
+ t = t2 t1: độ biến thiên nhiệt độ ( C) 
+ Q > 0: nhiệt lƣợng thu vào; Q < 0: nhiệt lƣợng tỏa ra 
Phƣơng trình cân bằng nhiệt : Q1 + Q2 = 0 
10. Nội năng: 
 Nội năng là một dạng năng lƣợng bên trong của một hệ, nó chỉ phụ thuộc vào 
trạng thái của hệ. Nội năng bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử 
cấu tạo nên hệ và thế năng tƣơng tác giữa các phân tử đó. 
 Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích: Khi nhiệt độ thay đổii thì động năng 
của các phân tử thay đổi dẫn đến nội năng của hệ thay đổi; khi thể tích thay đổi thì 
khoảng cách giữa các phân tử thay đổi làm cho thế năng tƣơng tác giữa chúng thay đổi 
nên sẽ làm cho nội năng của hệ thay đổi. 
 Có hai cách làm biến đổi nội năng là thực hiện công và truyền nhiệt. 
III.Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học: 
 Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học là sự vận dụng định luật bảo toàn và 
chuyển hóa năng lƣợng vào các hiện tƣợng nhiệt. 
1. Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lƣợng: 
 Trong một hệ kín có sự chuyển hoá năng lƣợng từ dạng này sang dạng khác nhƣng 
năng lƣợng tổng cộng đƣợc bảo toàn. 
2. Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lƣc học: 
 Nhiệt lƣợng truyền cho hệ làm biến thiên nội năng của hệ và biến thành công mà 
hệ thực hiện lên các hệ khác. 
Gv. Nguyễn Đức Hào Trang 7 Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí 
c) Nguồn lạnh nhận nhiệt lƣợng của tác nhân để tác nhân giảm nhiệt độ. 
3. Hiệu suất của động cơ nhiệt: 
 Nguồn Nóng 
a) Hiệu suất thực tế: 
 Q
 Q Q A 1 
 H 1 2 < 1 
 Q Q
 1 1 Tác nhân 
 T T T phát động A = Q1 – Q2 
b) Hiệu suất lý tƣởng: H = 1 2 1 2 < 1 
 T T
 1 1 Q2 
 Nguồn Lạnh 
 PHẦN II 
 PHÂN LOẠI VÀ PHƢƠNG PHÁP CHUNG ĐỂ GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ 
Chƣơng I 
 PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ 
 Có nhiều cách phân loại bài tập vật lý, ở đây ta phân loại bài tập vật lý theo 
phƣơng tiện giải và mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh. 
I. Dựa vào phƣơng tiện giải có thể chia bài tập vật lý thành các dạng: 
1. Bài tập định tính: 
 Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải chỉ cần làm những phép tính đơn 
giản, có thể tính nhẩm, yêu cầu giải thích hoặc dự đoán một hiện tƣợng xảy ra trong 
những điều kiện xác định. 
 Bài tập định tính giúp hiểu rõ bản chất của các hiện tƣợng vật lý và những quy luật 
của chúng, áp dụng đƣợc tri thức lý thuyết vào thực tiễn. 
2. Bài tập định lƣợng: 
 Bài tập định lƣợng là những bài tập mà khi giải phải thực hiện một loạt các phép 
tính và kết quả thu đƣợc một đáp số định lƣợng, tìm đƣợc giá trị của một số 
đại lƣợng vật lý. 
3. Bài tập thí nghiệm: (không nghiên cứu) 
 Bài tâp thí nghiệm là những bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời 
giải lý thuyết hay tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập. 
4. Bài tập đồ thị: 
 Bài tập đồ thị là những bài tập mà trong đó các số liệu đƣợc sử dụng làm dữ kiện 
để giải phải tìm trong các đồ thị cho trƣớc hoặc ngƣợc lại, yêu cầu phải biểu diễn quá 
trình diễn biến của hiện tƣợng nêu trong bài tập bằng đồ thị. 
II. Dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh có thể chia bài tập vật lý 
thành các dạng: 
1. Bài tập cơ bản, áp dụng: 
 Là những bài tập cơ bản, đơn giản đề cập đến một hiện tƣợng, một định luật vật lý 
hay sử dụng vài phép tính đơn giản giúp học sinh cũng cố kiến thức vừa học, hiểu ý 
nghĩa các định luật và nắm vững các công thức, các đơn vị vật lý để giải các bài tập 
phức tạp hơn. 
2. Bài tập tổng hợp và nâng cao: 
Gv. Nguyễn Đức Hào Trang 9