Bài tập ôn tập Vật Lí 12 Kết nối tri thức Chương 2 có đáp án

Chọn B

Giải thích:

Phương trình trạng thái của khí lý tưởng không áp dụng cho nghiên cứu sự thay đổi áp suất và thể tích của các lớp khí tồn tại trong các vật liệu vì khí lý tưởng giả định rằng các phân tử khí không tương tác với nhau, trong khi các lớp khí trong vật liệu thường có tương tác mạnh.

Chọn D

Giải thích:

Áp suất khí không phụ thuộc vào lực liên kết phân tử vì khí lý tưởng giả định không có lực tương tác giữa các phân tử.

Chọn B

Giải thích:

Đẳng quá trình là quá trình trong đó chỉ có một thông số trạng thái (áp suất, thể tích hoặc nhiệt độ) thay đổi, trong khi hai thông số còn lại không đổi.

Chọn D

Giải thích:

Định luật Charles phát biểu rằng khi áp suất của một khối lượng khí xác định được giữ không đổi, thể tích của khí tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó.

Chọn A

Giải thích:

Động năng trung bình của một phân tử trong khí lý tưởng được xác định bằng công thức \[\overline {{E_d}} = \frac{3}{2}kT\], trong đó kkk là hằng số Boltzmann và T là nhiệt độ tuyệt đối.

Chọn B

Giải thích:

Quá trình đẳng tích là quá trình mà thể tích không đổi. Đun nóng khí trong một xilanh kín có thể tích không đổi sẽ tăng áp suất khí mà không thay đổi thể tích.

Chọn A

Giải thích:

Dãn đẳng nhiệt sau đó nén đẳng áp.

Chọn D

Giải thích:

Công thức pV∼n không phù hợp vì trong phương trình trạng thái khí lý tưởng, pV tỉ lệ thuận với nT (số mol và nhiệt độ).

Chọn D

Giải thích:

Tốc độ của các phân tử không bằng nhau do sự chuyển động hỗn loạn, ngay cả khi nhiệt độ là không đổi.

Chọn A

Giải thích:

Khi không khí trong xi lanh được nung nóng, cả áp suất, thể tích, và nhiệt độ đều thay đổi.

Chọn C

Giải thích:

Khi khí giãn nở đẳng nhiệt (nhiệt độ không đổi), thể tích tăng dẫn đến số phân tử trong một đơn vị thể tích giảm.

Chọn B

Giải thích:

Khối lượng không phải là thông số trạng thái của khí; các thông số trạng thái bao gồm thể tích, áp suất và nhiệt độ.

Chọn A

Giải thích:

Đường đẳng nhiệt cao hơn (xa trục hoành hơn) tương ứng với nhiệt độ cao hơn.

Chọn C

Giải thích:

Trong hệ tọa độ (p, V), đường đẳng nhiệt là đường hypebol vì pV=nRT (hằng số khi TTT không đổi).

Chọn C

Giải thích:

Khi nhiệt độ giảm vào buổi tối, khí bên trong bóng thu hẹp lại làm khối lượng riêng của khí giảm.

Chọn D

Giải thích:

Khi nhiệt độ tăng, thể tích tăng, nếu thể tích không đổi thì áp suất sẽ tăng.

Chọn B

Giải thích:

Quá trình trong đó nhiệt độ không đổi gọi là đẳng nhiệt, không phải đẳng tích.

Chọn A

Giải thích:

Động năng trung bình của các phân tử khí tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí.

Chọn D

Giải thích:

Động năng của phân tử khí tỉ lệ với bình phương tốc độ phân tử, không phải vận tốc trung bình.

Chọn D

Giải thích:

Quả bóng bay căng xẹp dần do khí thoát ra ngoài, không liên quan đến nhiệt độ.

Chọn C

Giải thích:

Khối lượng riêng của chất khí lý tưởng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối theo phương trình khí lý tưởng.

Chọn C

Giải thích:

Trong một chu trình khép kín, nội năng của khí không đổi khi trở về trạng thái ban đầu.

Chọn A

Giải thích:

Khi nhiệt độ tăng mà áp suất không đổi, thể tích khí lý tưởng sẽ tăng.

Chọn B

Giải thích:

Trong quá trình đẳng áp, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

Chọn C

Giải thích:

Trong hệ tọa độ (p, T), đường biểu diễn của quá trình đẳng tích là đường thẳng song song với trục T vì thể tích không đổi.

Chọn A

Giải thích:

Để tăng áp suất của khí lý tưởng trong bình kín, ta cần tăng nhiệt độ của khí hoặc tăng số phân tử khí trong bình.

Chọn C

Giải thích:

Khi nhiệt độ giảm vào buổi tối, khí bên trong bóng thu hẹp lại làm khối lượng riêng của khí giảm.

Chọn A

Giải thích:

Trong hệ tọa độ (V, T), đường biểu diễn của quá trình đẳng áp là đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ.

Chọn A

Giải thích:

Trong quá trình đẳng tích, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ. Khi nhiệt độ giảm từ 300 K xuống 200 K, áp suất giảm theo tỉ lệ 200/300 của áp suất ban đầu.

Chọn A

Giải thích:

Dùng phương trình khí lý tưởng pV = nRT. Số mol n = 2 kg / 0.028 kg/mol = 71.43 mol. Với R = 8.314 J/(mol·K) và nhiệt độ 500 K,

tính thể tích

Chọn A

Giải thích:

Trong quá trình đẳng nhiệt, theo định luật Boyle, pV = constant. Nếu thể tích tăng gấp đôi, áp suất sẽ giảm một nửa so với áp suất ban đầu.

Chọn C

Giải thích:

Trong quá trình đẳng nhiệt, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ. Nếu T2 > T1, thể tích ở trạng thái (\({V_2},\;{T_2}\)) sẽ lớn hơn V1. Sau đó, nếu áp suất không đổi và nhiệt độ tăng từ T2 lên T3, thể tích sẽ tiếp tục tăng.

Chọn D

Giải thích:

\(E = n.\frac{3}{2}RT = 2.8,314.300 = 7,{48.10^3}\)

a. Khi nhiệt độ trong lốp tăng từ 300K đến 400K, áp suất bên trong lốp sẽ tăng lên khoảng 33% nếu thể tích không thay đổi.⟹Đ

Theo định luật khí lý tưởng, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ khi thể tích không thay đổi (P ∝ T). Khi nhiệt độ tăng từ 300K đến 400K, áp suất sẽ tăng tỉ lệ thuận với sự thay đổi nhiệt độ.

\(\frac{{{p_2}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = > \frac{{{p_{2 - {p_1}}}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} - 1 = 0,333 \approx 33\% \;\)Sự thay đổi áp suất là tăng khoảng 33%.

b. Để áp suất trong lốp không thay đổi khi nhiệt độ tăng từ 300K đến 400K, bạn cần xả bớt một lượng khí khỏi lốp xe.⟹Đ

 

Để duy trì áp suất không thay đổi khi nhiệt độ tăng, theo định luật khí lý tưởng, bạn cần điều chỉnh số mol khí trong lốp. Nếu nhiệt độ tăng và bạn không thay đổi thể tích, bạn cần xả bớt khí để giảm áp suất về mức ban đầu.

c. Nếu áp suất bên trong lốp xe ban đầu là 2.5 atm và nhiệt độ tăng từ 300K đến 400K, áp suất mới trong lốp sẽ là khoảng 0.33 atm.   ⟹S

 

Như đã tính toán trong nhận định 1, áp suất mới sau khi nhiệt độ tăng từ 300K đến 400K sẽ là:

\(\frac{{{p_2}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = > {p_2} = 3,33\;atm\)

d. Sự thay đổi áp suất trong lốp xe không phụ thuộc vào nhiệt độ nếu thể tích của lốp thay đổi. ⟹S

Sự thay đổi áp suất trong lốp xe phụ thuộc vào cả nhiệt độ và thể tích theo định luật khí lý tưởng. Nếu thể tích thay đổi, áp suất sẽ phụ thuộc vào cả nhiệt độ và thể tích. Ngược lại, nếu thể tích không thay đổi, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ.

a. Khi nhiệt độ khí trong khinh khí cầu tăng từ 290K đến 320K, áp suất khí bên trong khinh khí cầu sẽ tăng lên khoảng 10.3%. ⟹Đ

Theo định luật khí lý tưởng, P∝T khi thể tích không thay đổi. Tính toán áp suất mới:

\(\frac{{{p_2}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = > \frac{{{p_{2 - {p_1}}}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} - 1 = 0,1034 \approx 10,34\% \;\)Áp suất tăng khoảng 10.3%.

b. Để duy trì áp suất trong khinh khí cầu không thay đổi khi nhiệt độ tăng từ 290K đến 320K, bạn cần giảm thể tích khinh khí cầu. ⟹S

Để duy trì áp suất không thay đổi khi nhiệt độ tăng, thể tích phải thay đổi tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Tuy nhiên, trong bài toán này thể tích không thay đổi, nên áp suất sẽ tăng. Nếu cần duy trì áp suất, thể tích phải giảm, nhưng thể tích được giả sử không thay đổi trong bài toán.

c. Khi nhiệt độ trong khinh khí cầu tăng từ 290K đến 320K, động năng trung bình của các phân tử khí sẽ giảm khoảng 10.3%. ⟹S

Động năng trung bình của các phân tử khí tỉ lệ trực tiếp với nhiệt độ \({E_k}\; = \frac{3}{2}kT\). Khi nhiệt độ tăng, động năng trung bình tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ. Do đó, động năng trung bình sẽ không giảm mà sẽ tăng.

d. Để duy trì độ cao ổn định và áp suất lúc đó tăng lên 15% thì nhiệt độ nhiệt độ cần duy trì 333,5K.

⟹Đ

\(\frac{{{p_{2 - {p_1}}}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} - 1 = 0,15 = > {T_2} = 333,5K\)

a. Bóng thường được bơm khí hiếm nhẹ hơn không khí, nhờ đó có thể bay lên các tầng không khí khác nhau để thu thập thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, tốc độ gió…⟹Đ

Bóng thời tiết thường được bơm bằng khí hiếm hoặc khí nhẹ như khí hydro hoặc khí heli, giúp nó nổi lên và thu thập dữ liệu ở các tầng khí quyển khác nhau.

b. Bóng thám không thường chỉ bay tới độ cao khoảng 30 km đến 40 km là bị vỡ do áp suất trong bóng lớn hơn áp suất không khí bên ngoài, chênh lệch này vượt giới hạn của bóng. ⟹Đ

- Bóng thời tiết có thể bay lên độ cao khoảng 30-40 km trước khi áp suất bên trong bóng vượt quá khả năng chịu đựng của vật liệu, gây ra sự nổ.

c. Một quả bóng thời tiết được thả vào không gian, khí trong nó có thể tích 15,8 m³ và áp suất ban đầu bằng 105 000 Pa và nhiệt độ là 27 °C. Quả bóng thời tiết sẽ bị nổ ở áp suất 27 640 Pa, thể tích tăng tới 39,5 m³ và tại đó, nhiệt độ của khí gần bằng -78°C. ⟹S

Ở độ cao lớn, áp suất và nhiệt độ thay đổi theo quy luật khí lý tưởng. Tuy nhiên, áp suất và nhiệt độ tại độ cao đó có thể không hoàn toàn chính xác. Đặc biệt, nhiệt độ -78°C có vẻ không hợp lý trong điều kiện thông thường của quả bóng thời tiết. Thông thường, khi nhiệt độ giảm đến mức rất thấp như vậy, khí sẽ bị đông lại, không còn là khí lý tưởng nữa.

d. Người ta muốn chế tạo một bóng thám không có thể tăng bán kính lên tới 15 m, khi bay ở tầng khí quyển có áp suất 0,3. 10^5 Pa và nhiệt độ 200 K. Bóng được bơm ở áp suất 1,02. 10^5 Pa và nhiệt độ 300 K. Khi vừa bơm xong bán kính của bóng là 12,4 m. ⟹Đ

Sử dụng định luật khí lý tưởng và công thức thể tích của hình cầu (\(V = \frac{4}{3}\pi {r^3}\;\)), bạn có thể xác định thể tích và kiểm tra xem bán kính của bóng khi bơm có thể là 12,4 m và tăng lên 15 m khi áp suất giảm và nhiệt độ giảm xuống.

a. Các phân tử khí trong lốp xe chuyển động liên tục và va chạm với thành lốp xe gây ra áp suất lên thành lốp. ⟹Đ

Các phân tử khí trong lốp xe chuyển động liên tục và va chạm với thành lốp xe, gây ra áp suất lên thành lốp. Đây là một mô tả chính xác về hành vi của các phân tử khí theo lý thuyết động học của khí.

b. Sáng sớm, trong mỗi lốp xe có khoảng 16 mol khí. ⟹Đ

                              \(n = \frac{{pV}}{{RT}} \approx 16\;mol\)

c. Khi đến giữa trưa, áp suất trong lốp là \(8,2\;x\;{10^5}\) Pa. ⟹S

\(\frac{{{p_2}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_2}}}{{{T_1}}} = > {p_2} = 2,{8.10^5}\)

d. Từ sáng sớm cho đến giữa trưa, độ tăng động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử không khí là khoảng \(2,7\;x\;{10^{ - 22}}\) J. ⟹S

\({\rm{E}} = \frac{1}{2}{\rm{k\Delta T}} = 7,2{\rm{\;x\;}}{10^{ - 22}}\)

Giải thích :

Thể tích khí bơm vào mỗi lần: 50 cm³ = 0.05 lít.

Tổng thể tích khí bơm vào: 30. 0.05 = 1.5 lít.

Thể tích khí trong quả bóng sau khi bơm: 3 + 1.5 = 4.5 lít.

Áp suất sau bơm: \({P_2}\; = \;{P_1}.\frac{{{V_1}}}{{{V_2}}}\; = \frac{{1.2.\;3}}{{4.5}}\; \approx \;0.8\;atm\).

Đáp án:

1

,

1

5

 

Giải thích :

Áp suất khí quyển giảm: 2000 / 20 = 100 lần 0.5 mmHg.

Áp suất tại đỉnh núi: 760 - (100. 0.5) = 710 mmHg.

Chuyển đổi áp suất: 710 mmHg. 133.3 = 94733 Pa.

Khối lượng riêng: ρ = P / (R. T) = 94733 / (287. (273 + 15)) ≈ 1.15 kg/m³.

Đáp án:

3

3

3

Giải thích

Khối lượng riêng sau nung: 1.4 g/l.

Thể tích sau nung: 15 g / 1.4 g/l = 10.71 lít.

Nhiệt độ sau nung: T2 = T1. (V2 / V1) = (273 + 10). (10,71 / 5) ≈ 606.2 K.

Chuyển đổi nhiệt độ: T2 = 288.4 - 273 = 15.4°C.

Đáp án:

5

1

5

 Giải thích :

Vận tốc căn bậc hai: \(v\; = \sqrt {3.\;R.\frac{T}{M}} .\)

Với R = 8.31 J/(mol·K), T = 298 K, M = 28. 10^-3 kg/mol.

\(v\; = \sqrt {3.\;8.31.\frac{{298}}{{0.028}}} \; \approx \;515\;m/s\).

Đáp án:

0

,

5

2

Giải thích :

Động năng tịnh tiến trung bình: \(E\; = \frac{3}{2}.\;k.\;T\).

\(k\; = \;1.38.\;{10^{ - 23}}\;J/K.\)

\(E\; = \frac{3}{2}.\;1.38.\;{10^{ - 23}}.\;4000\; \approx \;8.28.\;{10^{ - 20}}\;J.\)

Chuyển đổi sang eV: \(8.28.\frac{{{{10}^{ - 20}}}}{{1.6.\;{{10}^{ - 19}}}}\; \approx \;0.52\) eV.

Đáp án: 4 m.

Đáp án:

4

Giải thích :

Áp suất tại đáy hồ: \(p\; = \;{p_0}\; + \;\rho .\;g.\;h\).

Tỉ lệ thể tích: \(\frac{p}{V} = \frac{{{p_0}}}{{{V_0}}} = > \frac{{{p_0}}}{{{p_0}\; + \;\rho .\;g.\;h}}\; = \frac{1}{{1.4}}\).

Tính \(h:\;h\; = 0,4{p_0}/\rho g\)\( = > h = \frac{{0,4.100000}}{{10000}} = 4\)

Đáp án:

5

,

0

2

Giải thích :

Khối lượng mol của \(Neon\; = \;20\;g/mol.\)

Số mol: \(n = \frac{{pV}}{{RT}} = \frac{N}{{{N_A}}} = \;2.\frac{{{{10}^{23}}}}{{6.022.\;{{10}^{23}}}} = 1.5.\frac{V}{{0,082.273}}\; \approx \;5,02l.\)

Đáp án:

4

8

0

Giải thích :

Độ nén của lò xo tại áp suất khí quyển: \({p_{van}} = \frac{F}{S} = \frac{{k\left| x \right|}}{S} = \frac{{1500.0,02}}{{{{2.10}^{ - 4}}}} = 150000N/{m^2}\)

Áp suất mới cần để van mở ra khi đun nóng: \({p_2} = {p_{van}} + {p_{kq}} = 251000N/{m^2}\)

Sử dụng: \(\frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} = \frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = > \frac{{251000}}{{{T_2}}} = \frac{{101000}}{{303}} = > {T_2} = 753K\)

Đáp án:

1

7

1

Giải thích :

Sử dụng định luật Boyle và Charles:

\({p_1}.\frac{{{V_1}}}{{{T_1}}}\; = \;{p_2}.\frac{{{V_2}}}{{{T_2}}}\)\[ = > \;{T_2}\; = \;{T_1}.\frac{{{p_2}.\;{V_2}}}{{\left( {{p_1}.\;{V_1}} \right)}}\; = \;\left( {273\; + \;50} \right).\frac{{22.\;1}}{{4.\;4}} = 444\]

Đáp án:

3

8

,

5

Giải thích :

Sự thay đổi thể tích khí: \(\frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}}\)

\({T_1}\; = \;273\; + \;80\; = \;353\;K.\)

\({T_2}\; = \;273\; + \;40\; = \;313\;K.\)

\(\Delta V\; = \;{V_1}.\left( {1\; - \frac{{{T_2}}}{{{T_1}}}} \right) = \;25.\;\left( {1\; - \frac{{313}}{{353}}} \right) = \;2,833\)

=> Khối lượng: \(m = \rho \;\Delta \;V = 38,5g\)