Các định luật chất khí
27 câu hỏi
Thế nào là quá trình đẳng nhiệt? Phát biểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và vẽ dạng đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ pOV.
* Quá trình đẳng nhiệt:
Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt
độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt.
* Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt:
Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p
và thể tích V của một lượng khí xác định là một hằng số: pV = const.
* Đường đẳng nhiệt:
Trong hệ tọa độ (p,V), đường đẳng nhiệt là đường hyperbol.
Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có
các đường đẳng nhiệt khác nhau.
Trên hình 109 đường đẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn đường ở dưới.
Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi gọi là quá trình đẳng tích.
Phát biểu định luật Sác-lơ. Vẽ dạng đường đẳng tích trong hệ tọa độ pOt.
* Định luật Sác – lơ: Áp suất p của một lượng khí có thể tích không đổi thì phụ thuộc vào nhiệt độ của khí như sau: . Trong đó có giá trị như nhau đối với mọi chất khí, mọi nhiệt độ và bằng .
gọi là hệ số tăng áp đẳng tích.
Đối với khí thực thì định luật Sác-lơ chỉ là gần đúng. Đường đẳng tích vẽ trong hệ tọa độ (p, t) như hình 110.
Nhiệt độ tuyệt đối là gì? Viết công thức định luật Sác -lơ và đường đẳng tích tương ứng trong nhiệt giai Ken -vin.
Ken-vin đề xuất một nhiệt giai mang tên ông. Theo đó, khoảng cách nhiệt độ 1 Ken-vin (kí hiệu 1K) bằng khoảng cách . Không độ tuyệt đối (0K) ứng với nhiệt độ .
Nhiệt độ đo trong nhiệt giai Ken-vin gọi là nhiệt độ tuyệt đối.
Gọi T là nhiệt độ trong nhiệt giai Ken-vin, còn t là số đo cùng nhiệt độ đó trong nhiệt giai Xen-xi-út thì: T= t + 273.
Trong nhiệt giai Ken-vin, công thức của định luật Sác-lơ là: = hằng số.
Đường đẳng tích (p, T) như hình 111. Đường đẳng tích là nửa đường thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ. Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng tích khác nhau. Trên hình 105 đường đẳng tích ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn đường ở dưới.
Thế nào là quá trình đẳng áp? Phát biểu định luật Gay-Luyt-xắc và vẽ dạng đường đẳng áp trong hệ tọa độ VOT.
* Quá trình đẳng áp: Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp.
* Định luật Gay-Luyt-xắc: Thể tích V của một lượng khí có áp suất không đổi thì tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí: = hằng số.
* Đường đẳng áp:
Trong hệ tọa độ (V, T), đường đẳng áp là nửa đường thẳng có đường kéo dài đi qua gốc tọa độ, ứng với các áp suất khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng áp khác nhau. Trên hình 112 đường đẳng áp ở trên ứng với áp suất nhỏ hơn đường ở dưới.
Viết phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
Phương trình xác định mối liên hệ giữa ba thông số trạng thái của chất khí gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng.
Giả sử ở các thông số trạng thái của một lượng khí xác định ở trang thái 1 là (), ở trạng thái 2 là (). Giữa các thông số trạng thái có mối liên hệ sau: hay = hằng số.
Nêu những quy ước về điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và áp suất như sau:
Người ta quy ước điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và áp suất như sau:
+ Nhiệt độ:
+ áp suất:
.
Hằng số của khí lí tưởng (R): Đối với 1 mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn thì gọi là hằng số của khí lí tưởng.
Với ; ; , các phép tính cho thấy giá trị của R là:
Viết phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ép và nêu rõ các đại lượng có trong phương trình.
Phương trình:
Trong đó p, V, T là các thông số trạng thái, m là khối lượng khí, là khối lượng mol của khí, là số mol khí và R là hằng số của khí lí tưởng.
Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 9 lít đến thể tích 6 lít thì thấy áp suất tăng lên một lượng . Hỏi áp suất ban đầu của khí là bao nhiêu?
Gọi và là áp suất ứng với thể tích lít và thể tích lít.
Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt ta có:
.
Áp suất ban đầu:
Một bọt khí ở đáy hồ sau 8m nổi lên đến mặt nước. Hỏi thể tích của bọt tăng lên bao nhiêu lần? Lấy .
Trên mặt nước, áp suất của bọt khí bằng đúng áp suất khí quyển (tức là bằng ), thể tích bọt khí là . Ở độ sâu 8m thể tích bọt khí là V, áp suất bọt khí là:
.
Coi nhiệt độ không đổi, ta có:
Vậy thể tích bọt khí tăng lên 1,8 lần.
Một bơm tay có chiều cao h = 50cm và đường kính d = 5cm, người ta dùng bơm này để đưa không khí vào trong săm xe đạp. Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 7 lít không khí có áp suất . Biết rằng thời gian mỗi lần bơm là 2,5s và áp suất ban đầu của săm bằng áp suất khí quyển bằng . Trong quá trình bơm nhiệt độ của không khí là không đổi.
Thể tích của bơm:
Gọi n là số lần bơm để không khí đưa vào săm có áp suất và thể tích .
Ta có: hay
.
Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt:
hay
lần.
Cứ 1 lần bơm mất thời gian là 2,5s
29 lần bơm mất thời gian là t = 72,5s
Có hai bình chứa hai loại khí khác nhau có thể tích lần lượt là lít và lít. Các bình được nối thông với nhau bằng một ống nhỏ có khóa K. Ban đầu, khóa K đóng, áp suất trong các bình là và . Mở khóa K nhẹ nhàng để khí trong hai bình thông với nhau sao cho nhiệt độ không đổi, tính áp suất của hỗn hợp khí khi đó. Coi hai khí không xảy ra tác dụng hóa học khi tiếp xúc.
Khi khóa K mở (bình đã thông nhau). Gọi và là áp suất riêng phần của chất khí thứ nhất và thứ hai.
Khi đó áp suất của hỗn hợp khí trong bình là:
(1)
Xét chất khí trong bình A và B khi khóa K đóng và mở.
Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt ta có:
(2)
(3)
Thay (2) và (3) vào (1) ta được:
Một ống nhỏ dài, tiết diện đều (S), một đầu kín, một đầu hở lúc đầu ống đặt thẳng đứng, miệng ống ở trên. Trong ống về phía đáy có cột không khí dài ngăn cách với bên ngoài bằng cột thủy ngân dài h = 15cm. Áp suất khí quyển là 76cmHg và nhiệt độ không đổi.
Tính chiều cao của cột không khí chứa trong ống trong các trường hợp:
a) Ống đặt thẳng đứng, miệng ở dưới.
b) Ống đặt nằm ngang.
a) Ống đặt thẳng đứng, miệng ở dưới:
Gọi và là các áp suất, thể tích của cột không khí trong ống tương ứng với miệng ống ở phía trên và phía dưới. Ta có:
Khối khí trong ống không đổi và nhiệt độ không đổi nên theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt:
b) Ống đặt nằm ngang:
Cột thủy ngân không có tác dụng lên cột không khí nên:
.
Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt ta có:
Biết thể tích của một lượng khí không đổi.
a) Chất khí ở có áp suất 5atm. Tính áp suất của nó ở .
b) Chất khí ở có áp suất , cần đun nóng chất khí lên bao nhiêu độ để áp suất của nó tăng lên 4 lần?
a) Quá trình đẳng tích nên:
b) Từ
với
Suy ra:
Một bình được nạp khí ở nhiệt độ dưới áp suất 280kPa. Sau đó bình được chuyển đến một nơi có nhiệt độ . Tính độ tăng áp suất của khí trong bình.
Ta có
.
Theo định luật Sác-lơ:
Độ tăng áp suất:
Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ ở và dưới áp suất 0,64atm. Khi đèn cháy sáng, áp suất khí trong đèn là 1,28atm và không làm vỡ bóng đèn. Tính nhiệt độ khí trong đèn khi cháy sáng. Coi dung tích của bóng đèn không đổi
Khối lượng và thể tích của khí trong bóng đèn không đổi. Ta có thể áp dụng định luật Sác-lơ:
Đun nóng đẳng tích một khối khí lên thì áp suất khí tăng thêm áp suất khí ban đầu. Tìm nhiệt độ ban đầu của khí.
Đun nóng đẳng áp một khối khí lên đến thì thể tích khí tăng thêm thể tích khí lúc đầu. Tìm nhiệt độ ban đầu của khí.
Một bình cầu chứa không khí được ngăn cách với không khí bên ngoài bằng giọt thủy ngân có thể dịch chuyển trong ống nằm ngang. Ống có tiết diện . Biết ở , giọt thủy ngân cách mặt bình cầu là và ở giọt thủy ngân cách bình cầu là .
Tính thể tích bình cầu, cho rẳng thể tích vỏ coi như không đổi
Trong xi lanh của một động cơ đốt trong có hỗn hợp khí dưới áp suất 1at và nhiệt độ . Pit-tông nén xuống làm cho thể tích của hỗn hợp khí chỉ còn và áp suất tăng lên tới 14,2at. Tính nhiệt độ của hỗn hợp khí nén.
Nén 24 lít khí ở nhiệt độ cho thể tích của nó chỉ còn là 8 lít. Vì nén nhanh khí bị nóng lên đến . Hỏi áp suất của khí tăng lên bao nhiêu lần?
Một bình bằng thép dung tích 62 lít chứa khí hiđrô ở áp suất 4,5Mpa và nhiệt độ . Dùng bình này bơm được bao nhiêu quả bóng bay, dung tích mỗi quả 8,5 lít, tới áp suất . Nhiệt độ khí trong bóng bay là .
Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3140m. Biết mỗi khi lên cao thêm 10m thì áp suất khí quyển giảm 1mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là . Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (áp suất 760mmHg và nhiệt độ ) là .
Một bình chứa 4,8 lít khí hiđrô ở ở . Người ta tăng nhiệt độ của khí lên tới . Vì bình không thật kín nên có một phần khí thoát ra ngoài và áp suất trong bình không thay đổi. Tính khối lượng khí thoát ra ngoài biết khối lượng mol của hiđrô là .
Ở nhiệt độ , áp suất , khối lượng riêng của một chất khí là .
Lập biểu thức của khối lượng riêng của chất khí đó ở nhiệt độ , áp suất .
Một bình chứa khí hyđrô nén, thể tích 10 lít, nhiệt độ , áp suất 50atm. Khi nung nóng bình, vì bình hở nên một phần khí thoát ra ngoài; phần khí còn lại có nhiệt độ còn áp suất vẫn như cũ. Tính khối lượng hyđrô đã thoát ra ngoài.
Đồ thị hình 113 cho biết một chu trình biến đổi trạng thái của một khối khí lí tưởng, được biểu diễn trong hệ tọa độ (V, T).
Hãy biểu diễn chu trình biến đổi này trong các hệ tọa độ (p, V) và (p, T).
Một chất khí lý tưởng được biến đổi theo các quá trình sau:
- Từ 1 sang 2: làm lạnh đẳng áp.
- Từ 2 sang 3: giãn nở đẳng nhiệt
- Từ 3 sang 4: Nung nóng đẳng áp.
- Từ 4 sang 1: Nén đẳng nhiệt.
Hãy biểu diễn các quá trình trên trong các hệ tọa độ (V, T), (p, T), (p, V)
Các đồ thị được biểu diễn như hình 115.
Bạn có thích hoạt động này không?
Ý kiến của bạn sẽ giúp chúng tôi đề xuất nội dung phù hợp hơn.
Gợi ý cho bạn
Tài liệu phổ biến Lớp 10
Tài liệu phổ biến Vật lý

![[Năm 2022] Đề thi thử môn Vật lí THPT Quốc gia có lời giải - Đề số 21](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fvideo.vietjack.com%2Fupload%2Fimages%2Fvj-image%2Fimage-3izficdefgfoel0s9j8s-1786772791.jpg&w=3840&q=75)



![[Năm 2022] Đề thi thử môn Vật lí THPT Quốc gia có lời giải - Đề số 20](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fvideo.vietjack.com%2Fupload%2Fimages%2Fvj-image%2Fimage-emy0gtcksawvorajezvv-1786772460.jpg&w=3840&q=75)















