Một học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle về quá trình đẳng nhiệt của một khối khí lí tưởng xác định bằng dụng cụ như hình bên. Thực hiện 5 lần đo ở nhiệt độ không đổi 300
20/28
Một học sinh tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định luật Boyle về quá trình đẳng nhiệt của một khối khí lí tưởng xác định bằng dụng cụ như hình bên. Thực hiện 5 lần đo ở nhiệt độ không đổi 300 \(K\) và thu được kết quả như bảng bên dưới.
Với kết quả thu được ở bảng trên thì mối liên hệ giữa áp suất và thể tích là \(pV = 42{\rm{\;atm}}.{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}\).
Sai số tuyệt đối trung bình của tích số pV trong bảng số liệu kết quả thí nghiệm bên trên (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm) bằng \(0,11{\rm{\;atm}}.{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}\).
Trình tự thí nghiệm: Nén khí (giữ nguyên nhiệt độ) trong cylinder; Ghi giá trị thể tích và giá trị áp suất của khối khí; Lặp lại các thao tác.
Lượng khí đã dùng trong thí nghiệm trên xấp xỉ bằng 1,63 mol.
Ý a: Tính tích p.V cho 5 lần đo lần lượt là:
\({(pV)_1} = 40.1,00 = 40,0\)
\({(pV)_2} = 30.1,34 = 40,2\)
\({(pV)_3} = 20.2,00 = 40,0\)
\({(pV)_4} = 15.2,66 = 39,9\)
\({(pV)_5} = 10.4,02 = 40,2\)
Giá trị trung bình \(\overline {pV} = \frac{{40,0 + 40,2 + 40,0 + 39,9 + 40,2}}{5} = 40,06{\rm{\;atm}}.{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}\).
Như vậy hằng số của quá trình đẳng nhiệt này xấp xỉ \(40{\rm{\;atm}}.{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}\), không phải bằng 42. ⇒ Sai.
Ý b: Sai số tuyệt đối của từng lần đo so với giá trị trung bình \(\left( {40,06} \right)\):
\({{\rm{\Delta }}_1} = \left| {40,06 - 40,0} \right| = 0,06\)
\({{\rm{\Delta }}_2} = \left| {40,06 - 40,2} \right| = 0,14\)
\({{\rm{\Delta }}_3} = \left| {40,06 - 40,0} \right| = 0,06\)
\({{\rm{\Delta }}_4} = \left| {40,06 - 39,9} \right| = 0,16\)
\({{\rm{\Delta }}_5} = \left| {40,06 - 40,2} \right| = 0,14\)
Sai số tuyệt đối trung bình: \(\overline {{\rm{\Delta }}\left( {pV} \right)} = \frac{{0,06 + 0,14 + 0,06 + 0,16 + 0,14}}{5} = 0,112 \approx 0,11{\rm{\;atm}}.{\rm{c}}{{\rm{m}}^3}\).
⇒ Đúng.
Ý c: Trình tự các bước nén khí theo từng nấc, chờ ổn định để nhiệt độ cân bằng với môi trường, ghi nhận lại các cặp giá trị \(\left( {p,V} \right)\) tương ứng và lặp lại thao tác là quy trình tiêu chuẩn để khảo sát định luật Boyle.
⇒ Đúng.
Ý d: Từ phương trình trạng thái \(pV = nRT \Rightarrow n = \frac{{pV}}{{RT}}\).
Sử dụng giá trị \(\overline {pV} = 40,06{\rm{\;atm}}.{\rm{c}}{{\rm{m}}^3} = 40,{06.10^{ - 3}}{\rm{\;atm}}.{\rm{L}}\).
Thay \(R = 0,082{\rm{\;atm}}.{\rm{L}}/\left( {{\rm{mol}}.{\rm{K}}} \right)\) và \(T = 300{\rm{\;K}}\):
\(n = \frac{{40,{{06.10}^{ - 3}}}}{{0,082.300}} \approx 1,{63.10^{ - 3}}{\rm{\;mol}}. \Rightarrow \) Sai.