Một nhóm học sinh thiết kế thí nghiệm như hình bên để khảo sát mối quan hệ giữa thể tích và nhiệt độ của khí Ống thủy tinh có đường kính trong \(0,6{\rm{\;mm}}\), đầu dưới bịt kín, đầu trên đ
24/28
Một nhóm học sinh thiết kế thí nghiệm như hình bên để khảo sát mối quan hệ giữa thể tích và nhiệt độ của khí Ống thủy tinh có đường kính trong \(0,6{\rm{\;mm}}\), đầu dưới bịt kín, đầu trên để hở, trên thân ống có chia vạch đo chiều dài, bên trong ống có một giột thủy ngân cao \(1,0{\rm{\;cm}}\), phía dưới giột thủy ngân là cột khí có thể xem là khí lý tưởng Thí nghiệm được tiến hành ở điều kiện ban đầu \({25^ \circ }{\rm{C}}\) và áp suất khí quyển 76 cmHg Học sinh tiến hành thí nghiệm theo trình tự: đọc giá trị nhiệt độ và chiều cao cột khí ban đầu; đun nóng nước và khuấy đều; ghi lại giá trị nhiệt độ và chiều cao cột khí tương ứng Trong thí nghiệm này, bỏ qua sự nở vì nhiệt của ống thủy tinh và thủy ngân Kết quả đo được ghi lại như sau:
Lần đo | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
Nhiệt độ t (oC) | 25 | 35 | 45 | 55 | 65 | 75 |
Chiều cao cột khí | 150,0 | 156,6 | 159,2 | 166,8 | 171,5 | 173,7 |
Quá trình biến đổi trạng thái khí là đẳng áp
Trong phạm vi sai số cho phép, chiều cao cột khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ
Số mol khí trong ống là \(1,{76.10^{ - 6}}{\rm{\;mol}}\) (kết quả đã được làm tròn)
Với kết quả thu được ở bảng trên, công thức liên hệ thể tích và nhiệt độ tuyệt đối là \(\frac{V}{T} = 14,{27.10^{ - 2}}\) (kết quả đã được làm tròn), V đo bằng \({\rm{m}}{{\rm{m}}^3},{\rm{\;T}}\) đo bằng kelvin
Ý a: Áp suất khí trong ống luôn cân bằng với áp suất khí quyển cộng với áp suất do trọng lượng giọt thủy ngân gây ra nên giữ nguyên không đổi, quá trình biến đổi là đẳng áp ⇒ Đúng
Ý b: Theo định luật Charles, thể tích khối lượng khí (và chiều cao h) tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối T (đo bằng Kelvin), chứ không tỉ lệ thuận với nhiệt độ t (đo bằng oC) ⇒ Sai
Ý c: Tại trạng thái 1 có \({T_1} = 298{\rm{\;K}}\), chiều cao \({h_1} = 150{\rm{\;mm}}\), áp suất \(p = 77{\rm{cmHg}} \approx 102663{\rm{\;Pa}}\)
Tiết diện ống \(S = \pi \frac{{{d^2}}}{4} \approx 2,{827.10^{ - 7}}{\rm{\;}}{{\rm{m}}^2}\), thể tích \({V_1} \approx 4,{241.10^{ - 8}}{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}\)
Từ phương trình \(pV = nRT \Rightarrow n \approx 1,{76.10^{ - 6}}{\rm{\;mol}} \Rightarrow \) Đúng
Ý d: Tính trung bình tỉ số \(\frac{h}{T}\) của các lần đo ta được khoảng \(0,5045{\rm{\;mm}}/{\rm{K}}\), suy ra
\(\frac{V}{T} = S.\frac{h}{T} \approx 0,1427{\rm{\;m}}{{\rm{m}}^3}/{\rm{K}} = 14,{27.10^{ - 2}} \Rightarrow \) Đúng
Đáp án: Đ, S, Đ, Đ