Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ của một lượng khí xác định (được coi là khí lí tưởng) khi giữ áp suất không đổi. Dụng cụ thí nghiệm gồm á
19/28
PHẦN II: CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI
Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ của một lượng khí xác định (được coi là khí lí tưởng) khi giữ áp suất không đổi. Dụng cụ thí nghiệm gồm áp kế; xilanh; pit-tông gắn với tay quay; hộp chứa nước nóng và cảm biến nhiệt độ như hình vẽ.
Các thao tác thí nghiệm như sau:
(1) Đọc giá trị phần thể tích chứa khí của xilanh và số chỉ của cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ khí trong xilanh lúc đầu.
(2) Đổ nước sôi vào hộp chứa cho ngập hoàn toàn xi lanh.
(3) Dịch chuyển pit-tông từ từ sao cho số chỉ của áp kế không đổi. Đọc giá trị của phần thể tích chứa khí và nhiệt độ sau mỗi phút và ghi kết quả.
Kết quả đo giá trị của phần thể tích chứa khí và nhiệt độ sau mỗi phút như bảng sau:
Lần đo | Thể tích của khối khí trong xilanh V(ml) | Nhiệt độ của khối khí trong xilanh t(oC) |
1 | 75 | 45 |
2 | 74 | 41 |
3 | 73 | 37 |
4 | 72 | 32 |
Thí nghiệm này khảo sát mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ của một lượng khí xác định khi áp suất không đổi nên có thể không cần dùng áp kế.
Khi dịch chuyển pit-tông, mật độ phân tử khí trong xilanh ở thí nghiệm tăng lên khi nhiệt độ của khối khí trong xilanh giảm.
Trong phạm vi sai số cho phép trong thí nghiệm, nhóm học sinh đã rút ra nhận xét: "Khi áp suất không đổi, thể tích của khí trong xilanh giảm tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó".
Từ kết quả thu được, nhóm học sinh đã vẽ được đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của thể tích \(V\) vào nhiệt độ t(oC) của khí trong thí nghiệm là đường thẳng có đường kéo dài không đi qua gốc tọa độ O của hệ tọa độ V−t(oC).
a) Thí nghiệm yêu cầu giữ áp suất không đổi, do đó bắt buộc phải sử dụng áp kế để theo dõi và điều chỉnh pittông sao cho số chỉ của áp kế luôn giữ nguyên trong suốt quá trình thay đổi nhiệt độ và thể tích.
⇒ a sai.
b) Lượng khí trong xilanh là xác định nên tổng số phân tử khí N không đổi. Mật độ phân tử được tính bằng công thức \(n = \frac{N}{V}\).
Dựa vào bảng số liệu, khi nhiệt độ giảm thì thể tích \(V\) cũng giảm \( \Rightarrow \) mật độ phân tử n sẽ tăng lên.
\( \Rightarrow \) b đúng.
c) Theo định luật Charles đối với quá trình đẳng áp, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối \(T\).
Kiểm tra từ bảng số liệu, ta có các tỉ số \(\frac{V}{T}\) tương ứng là:
\(\frac{{75}}{{45 + 273}} \approx 0,2358\);
\(\frac{{74}}{{41 + 273}} \approx 0,2356\);
\(\frac{{73}}{{37 + 273}} \approx 0,2354\);
\(\frac{{72}}{{32 + 273}} \approx 0,2360\).
⇒ Trong phạm vi sai số thực nghiệm, tỉ số này không đổi. Nhận xét "thể tích giảm tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối" phản ánh đúng bản chất vật lý của quá trình này (cả hai đại lượng cùng giảm theo một tỉ lệ xác định).
⇒ c đúng.
d) Biểu thức toán học thể hiện sự phụ thuộc của thể tích V vào nhiệt độ t(oC) là:
\(V = {V_0} + \frac{{{V_0}}}{{273}}t\).
Đây là phương trình của một đường thẳng có hệ số góc dương và cắt trục tung tại điểm có tung độ \({V_0} \ne 0\). Do đó, đồ thị trên hệ tọa độ \(V - t\left( {{\;^{\rm{o}}}C} \right)\) là một đường thẳng không đi qua gốc tọa độ O mà đường kéo dài của nó sẽ cắt trục hoành tại \(t = - {273^ \circ }{\rm{C}}\).
⇒ d đúng.