LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2 BÀI 1: MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ I. Chuyển động Brown Chuyển động Brown là chuyển động hỗn loạn, không ngừng, có quỹ đạo là những đường gấp khúc bất kì của các hạt nhẹ trong chất lỏng và chất khí. II. Chất khí 1- Tính chất của chất khí Có hình dạng và thể tích của bình chứa. Có khối lượng riêng nhỏ hơn nhiều so với chất lỏng và chất rắn. Dễ bị nén. Gây ra áp suất lên thành bình chứa chứa nó. (Khi nhiệt độ tăng thì áp suất tác dụng lên thành bình tăng) Lượng chất Mol là lượng chất trong đó chứa số phân tử (hoặc nguyên tử) bằng
MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ
Chuyển động Brown là chuyển động hỗn loạn, không ngừng, có quỹ đạo là những đường gấp khúc bất kì của các hạt nhẹ trong chất lỏng và chất khí
1- Tính chất của chất khí
– Có hình dạng và thể tích của bình chứa
– Có khối lượng riêng nhỏ hơn nhiều so với chất lỏng và chất rắn
– Gây ra áp suất lên thành bình chứa chứa nó
(Khi nhiệt độ tăng thì áp suất tác dụng lên thành bình tăng)
Mol là lượng chất trong đó chứa số phân tử (hoặc nguyên tử) bằng 𝑁𝐴 = 6,02.10 23 𝑚𝑜𝑙 −1
𝑁𝐴 được gọi là số Avogadro (số phân tử trong 1 mol chất)
Khối lượng mol của một chất là khối lượng của 1 mol chất đó, được kí hiệu là M
𝑀 với 𝑁 số phân tử và 𝑚 là khối lượng Ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 0 𝑜 C và áp suất 1 atm) thì thể tích khí 𝑉 = 22,4𝑛 (lít)
Thuyết động học phân tử chất khí
- Chất khí được cấu tạo từ các phân tử (hoặc nguyên tử) có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng
- Các phân tử khí luôn tương tác với nhau, giữa chúng có lực đẩy và lực hút, gọi chung là lực liên kết
- Các phân tử khí luôn chuyển động hỗn loạn, không ngừng, gọi là chuyển động nhiệt Chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao
- Khi chuyển động hỗn loạn, các phân tử khí va chạm với nhau và với thành bình Khi va chạm với thành bình các phân tử khí tác dụng lực, gây ra áp suất lên thành bình
- Các phân tử khí ở xa nhau, khoảng cách giữa chúng rất lớn so với kích thước mỗi phân tử nên có thể bỏ qua kích thước của chúng
- Các phân tử khí được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm
Khi chưa va chạm, lực tương tác giữa các phân tử khí rất yếu nên có thể bỏ qua
- Giữa hai lần va chạm liên tiếp, chúng chuyển động thẳng đều
- Khi va chạm vào thành bình chứa, phân tử khí truyền động lượng cho thành bình và bị bật ngược trở lại Va chạm của các phân tử khí với nhau và với thành bình là va chạm hoàn toàn đàn hồi
BÀI 2: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG
I Các thông số trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí
Thông số trạng thái của khối khí: áp suất p, thể tích V, nhiệt độ tuyệt đối T
Quá trình biến đổi trạng thái: quá trình thay đổi các thông số trạng thái của khối khí Đẳng quá trình: Quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định mà trong đó có một thông số trạng thái không đổi
II Phương trình trạng thái của khí lí tưởng
Phương trình trạng thái của khí lí tưởng 𝑝𝑉
Quá trình đẳng nhiệt (Boyle) Quá trình đẳng áp (Charles) Quá trình đẳng tích (Gay-lussac) pV = const 𝑽
Trong hệ tọa độ (p, V) đường đẳng nhiệt là đường hypebol
Trong hệ tọa độ (V, T) đường đẳng áp là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ
Trong hệ tọa độ (p, T) đường đẳng tích là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ
𝑛 là số mol chất khí và R 8, 31 𝐽
𝑚𝑜𝑙.𝐾 là hằng số khí lí tưởng Độ không tuyệt đối: 0K = −273,15 o C là nhiệt độ mà mọi vật không thể tiến tới
II Các định luật Boyle và Charles là các định luật gần đúng
Khí lí tưởng là khí tuân theo đúng định luật Boyle và định luật Charles
(áp suất không quá 10 6 Pa và nhiệt độ không dưới 200 K)
III Định luật Dalton: Ở một nhiệt độ và thể tích xác định, áp suất toàn phần của một hỗn hợp khí gồm các khí không phản ứng hóa học với nhau bằng tổng áp suất riêng phần của mỗi khí thành phần có trong hỗn hợp đó
BÀI 3: ÁP SUẤT VÀ ĐỘNG NĂNG CỦA PHÂN TỬ KHÍ
I Áp suất khối khí tác dụng lên thành bình Áp suất khí: 𝑝 = 1
𝐷 = 𝜇𝑚 là khối lượng riêng của chất khí
𝑉 là mật độ phân tử khí
𝑁 𝐴 là khối lượng 1 phân tử khí với 𝑁 𝐴 ≈ 6,02.10 23 𝑚𝑜𝑙 −1 là số Avogadro
𝑁 là trung bình của bình phương tốc độ chuyển động nhiệt của các phân tử khí với vi là tốc độ của phần tử thứ i
Chú ý: √𝑣̅̅̅ ≠ 𝑣̅ (tốc độ căn quân phương √𝑣 2 ̅̅̅ 2 không bằng tốc độ trung bình 𝑣̅ = 𝑣 1 +𝑣 2 + +𝑣 𝑁
II Động năng phân tử khí Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí: 𝑊 𝑑 = 1
𝑁 𝐴 ≈ 1,38.10 −23 𝐽/𝐾 đặc trưng cho mối liên hệ giữa nhiệt độ và năng lượng
III Nội năng của khí lí tưởng
2𝑛𝑅𝑇 với khí đơn nguyên tử (He, Ar, Ne, …) thì 𝑖 = 3
BÀI 1: MÔ HÌNH ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ
Câu 1: Trong thí nghiệm Brown (do nhà bác học Brown, người Anh thực hiện năm 1827) người ta quan sát được:
A Các phân tử nước chuyển động hỗn độn không ngừng về mọi phía
B Các nguyên tử nước chuyển động hỗn độn không ngừng về mọi phía
C Các hạt phấn hoa chuyển động hỗn độn không ngừng về mọi phía
D Các phân tử và nguyên tử nước chuyển động hỗn độn không ngừng về mọi phía
Câu 2: Chuyển động của các hạt phấn hoa trong thí nghiệm của Brown là chuyển động gì?
A Chuyển động đều B Chuyển động định hướng
C Chuyển động tròn D Chuyển động hỗn độn
Câu 3: Nhà bác học nào sau đây là người đầu tiên giải thích đầy đủ về chuyển động của hạt phấn hoa trong thí nghiệm của Brown
A Ixac Niuton B Galilê C Brown D An-be Anh-xtanh
Câu 4: Hạt phấn hoa chuyển động không ngừng trong nước về mọi phía trong chuyển động
A nguyên tử phấn hoa chuyển động hỗn độn không ngừng
B phân tử nước chuyển động hỗn độn không ngừng va chạm vào các hạt phấn hoa
C phân tử phấn hoa chuyển động hỗn độn không ngừng
D Cả ba lí do trên
Câu 5: Chuyển động của các hạt phấn hoa trong thí nghiệm của Brown chứng tỏ:
A Hạt phấn hoa hút và đẩy các phân tử nước
B Các phân tử nước hút và đẩy hạt phấn hoa
C Các phân từ nước lúc thì đứng yên, lúc thì chuyển động
D Các phân tử nước không đứng yên mà chuyển động không ngừng
Câu 6: Hãy phán đoán xem, trong thí nghiệm Brown, nếu ta tăng nhiệt độ của nước thì các hạt phấn hoa chuyển động như thế nào?
A Không đoán được B Chuyển động chậm hơn
C Chuyển động nhanh hơn D Chuyển động không đổi
Câu 7: Chuyển động nào kể sau không phải là chuyển động Brown?
A Hạt phấn hoa chuyển động trong nước
B Hạt khói bụi chuyển động trong không khí
C Chuyển động hỗn loạn của nguyên tử, phân tử
D Bụi than chuyển động trong rượu
Câu 8: Chuyển động nào sau đây là chuyển động Brown?
A Chuyển động hỗn loạn không ngừng của các phân tử nước
B Chuyển động có hướng của dòng electron trong dây dẫn điện
C Chuyển động của hạt bụi nhỏ trong không khí
D Chuyển động rơi của quả dừa
Câu 9: Giải thích vì sao các hạt bụi nhỏ li ti chuyển động hỗn loạn không ngừng trong không khí?
A Do có gió làm hạt bụi chuyển động
B Do hạt bụi nhẹ nên dẽ̃ bay
C Do các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng va chạm với các hạt bụi trong quá trình chuyển động làm hạt bụi chuyển động hỗn loạn không ngừng theo
Câu 10: Khi xịt nước hoa ở một góc của căn phòng thì ta vẫn ngửi được hương thơm ở một vị trí khác, vì:
A Quạt máy thổi hương thơm bay xa hơn
B Nồng độ hương thơm trong lọ quá nhiều
C Khi xịt nước hoa ra khỏi lọ, nước hoa sẽ ở thể hơi nên các hạt chuyển động tự do khắp căn phòng Vì thế, ta ngửi được hương thơm ở khắp nơi trong căn phòng
D Tất cả các ý trên đều sai
Câu 11: Quỹ đạo của hạt phấn hoa có dạng
A gấp khúc và theo quy luật B tròn và không theo quy luật
C gấp khúc và không theo quy luật D thẳng và không theo quy luật
1- Tính chất của chất khí
Câu 12: Tính chất nào sau đây không phải là của chất khí
A Chiếm toàn bộ thể tích của bình chứa
C Có khối lượng riêng nhỏ so với chất rắn và chất lỏng
D Không được cấu tạo từ các phân tử, nguyên tử
Câu 13: Tính chất nào sau đây không phải là tính chất của chất khí?
A Có hình dạng và thể tích riêng
B Có các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng
C Có thể nén được dễ dàng
D Có khối lượng riêng nhỏ so với chất rắn và chất lỏng
Câu 14: (CTST) Nội dung nào dưới đây không phải là tính chất của các phân tử khí?
A Chuyển động hỗn loạn, không ngừng
B Nhiệt độ càng cao, các phân tử khí chuyển động càng nhanh
C Các phân tử khí va chạm vào thành bình gây ra áp suất
D Chuyển động hỗn loạn xung quanh các vị trí cân bằng cố định
Câu 15: (BT) Tìm câu sai trong các câu sau đây: Số A – vô – ga – đrô là
A số phân tử (hay nguyên tử) có trong 22,4 lít khí ở điều kiện tiêu chuẩn (0 o C,1atm).
B số phân tử (hay nguyên tử) có trong 1 mol khí
C số phân tử (hay nguyên tử) có trong 1 đơn vị khối lượng khí
D số nguyên tử có trong 12 g cacbon 12
Câu 16: Cho khối lượng của chất là m (gam), số mol của chất là n (mol) và khối lượng mol là M
(gam/mol) Biểu thức tính số mol là
Câu 17: Gọi M là khối lượng mol, NA là số Avogadro, m là khối lương của một chất nào đó
Biểu thức xác định số phân tử hay nguyên tử chứa trong khối lượng m của chất đó là
A N = MmNA B N = MNA/m C N = mNA/M D N = NA/mM
Câu 18: Phát biểu nào sau đây về hằng số Avogadro là sai?
A Hằng số Avogadro là số lượng nguyên tử trong 0,012 kg cacbon-12
B Giá trị của hằng số Avogadro là 6,02.10 23
C Hằng số Avogadro là số phân tử có trong một mol chất
D Hằng số Avogadro chỉ áp dụng được cho các hạt đơn nguyên tử
Câu 19: Thông tin nào sau đây là không đúng khi nói về khối lượng mol và thể tích mol của một chất?
A Khối lượng mol của một chất được đo bằng khối lượng của một mol chất ấy
B Thể tích mol của một chất được đo bằng thể tích của một mol chất ấy
C Ở điều kiện tiêu chuẩn (0 ∘ C và 1 atm) thể tích mol của mọi chất khí đều bằng 22,4𝑙
D Ở điều kiện tiêu chuẩn (0 ∘ C và 1 atm) thể tích mol của các chất khí khác nhau thì khác nhau
Câu 20: Một lượng khí có thể tích V và thể tích mol Vm thì có số mol phân tử là
Câu 21: Gọi NA là hằng số Avogadro Một chất có khối lượng mol là M thì khối lượng của một phân tử của chất là
𝑀𝑁 𝐴 Câu 22: Gọi NA là hằng số Avogadro Một chất có thể tích mol là Vm thì thể tích trung bình của chất bị chiếm bởi một phân tử là
𝑁 𝐴 Câu 23: Khi nói về khối lượng phân tử của chất khí H2, He, O2 và N2 thì
A khối lượng phân tử của các khí H2, He, O2, N2 đều bằng nhau
B Khối lượng phân tử của O2 nặng nhất trong 4 loại khí trên
C Khối lượng phân tử của N2 nặng nhất trong 4 loại khí trên
D Khối lượng phân tử của He nhẹ nhất trong 4 loại khí trên
III Mô hình động học của các phân tử chất khí
Câu 24: Theo thuyết động học phân tử chất khí thì điều nào sau đây là không đúng?
A Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng thấp
B Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng
C Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào thành bình gây ra áp suất lên thành bình
D Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau
Câu 25: Theo thuyết động học phân tử chất khí, các phân tử khí
A chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao
B chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng thấp
C có kích thước đáng kể so với khoảng cách giữa chúng
D luôn dao động quanh vị trí cân bằng cố định
Câu 26: Áp suất của chất khí lên thành bình chứa là do
A các phân tử chất khí va chạm vào nhau
B các phân tử chất khí đẩy nhau
C các phân tử chất khí va chạm nhau và không va chạm vào thành bình chứa
D khi chuyển động hỗn loạn, các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình chứa
Câu 27: Hiện tượng nào sau đây không thể hiện rõ thuyết động học phân tử?
A Không khí nóng thì nổi lên cao, không khí lạnh chìm xuống trong bầu khí quyển
B Mùi nước hoa lan toả trong một căn phòng kín
C Chuyển động hỗn loạn của các hạt phấn hoa trong nước yên lặng
D Cốc nước được nhỏ mực, sau một thời gian có màu đồng nhất
Câu 28: Điền vào chỗ trống: chất khí trong đó các phân tử được coi là…và chỉ tương tác khi… được gọi là khí lí tưởng
A chất điểm; va chạm B vật rắn; va chạm
C chất điểm; ở gần nhau D vật rắn; ở gần nhau
Câu 29: (BT) Nhận xét nào sau đây về các phân tử khí lí tưởng là không đúng?
A Có thể tích riêng không đáng kể
B Có lực tương tác không đáng kể khi không va chạm
C Có khối lượng không đáng kể
D Có vận tốc càng lớn khi nhiệt độ phân tử càng cao
ĐỊNH LUẬT BOYLE
I Các thông số trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí
Câu 1: (BT) Tập hợp ba thông số nào sau đây xác định trạng thái của một lượng khí xác định?
A Áp suất, thể tích, khối lượng B Áp suất, nhiệt độ, thể tích
C Thể tích, trọng lượng, áp suất D Áp suất, nhiệt độ, khối lượng
Câu 2: Đẳng quá trình là quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí xác định trong đó
A một thông số không đổi, hai thông số thay đổi
B hai thông số không đổi, một thông số thay đổi
C ba thông số thay đổi
Câu 3: (BT) Quá trình nào sau đây là đẳng quá trình?
A Đun nóng khí trong một bình đậy kín
B Không khí trong quả bóng bay bị phơi nắng, nóng lên, nở ra làm căng bóng
C Đun nóng khí trong một xilanh, khí nở ra đẩy pit-tông chuyển động
D Cả ba quá trình trên đều không phải là đẳng quá trình
II Quá trình đẳng nhiệt (Định luật Boyle)
Câu 4: Quá trình đẳng nhiệt là:
A quá trình biến đối trạng thái trong đó áp suất được giữ không đổi
B quá trình biến đổi trạng thái trong đó thể tích được giữ không đổi
C quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi
D quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ và thể tích được giữ không đổi
Câu 5: Định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt cho ta biết điều gi?
A Liên hệ giữa áp suất và thể tích của một lượng khí khi nhiệt độ không đổi
B Liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ của một lượng khí khi thể tích không đổi
C Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ của một lượng khí khi áp suất không đổi
D Liên hệ giữa áp suất, thể tích và nhiệt độ của một lượng khí xác định
Câu 6: (GK) Trong các hệ thức sau đây hệ thức nào không phù hợp với định luật Bôi-lơ - Ma- ri-ốt?
Câu 7: Nhận xét nào sau đây là sai khi nói về quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định
A Tích của áp suất và thể tích luôn không đổi
B Áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch với nhau
C Khi áp suất khí tăng 2 lần thì tích pV vẫn không đổi
D Khi áp suất khí tăng 2 lần thì thể tích cũng tăng 2 lần
Câu 8: Chọn câu đúng khi nói về đường đẳng nhiệt trong hệ trục tọa độ (pOV)
A Là một đường cong hypebol biểu diễn mối quan hệ của áp suất vào thể tích của một lượng khí xác định khi nhiệt độ không đổi
B Là đường thẳng song song với trục OV biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất và thể tích
C Là đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ
D Là đường biểu diễn mối quan hệ giữa thể tích và nhiệt độ
Câu 9: (BT) Đường nào sau đây không biểu diễn quá trình đẳng nhiệt?
Câu 10: Khi ấn pittông từ từ xuống để nén khí trong xilanh, thì thông số nào của khí trong xilanh thay đổi?
A Nhiệt độ khí giảm B Áp suất khí tăng
C Áp suất khí giảm D Khối lượng khí tăng
Câu 11: (BT) Khi các phân tử có khoảng cách sao cho lực hút và lực đẩy phân tử cân bằng, nếu giảm thể tích của vật thì
A giữa các phân tử chỉ còn lực hút B giữa các phân tử chỉ còn lực đẩy
C giữa các phân tử có lực hút lớn hơn lực đẩy D giữa các phân tử có lực đẩy lớn hơn lực hút
Câu 12: (BT) Khí nào sau đây không phải là khí lí tưởng?
A Khí mà các phân tử được coi là chất điểm
B Khí mà các phân tử chuyển động càng nhanh khi nhiệt độ càng cao
C Khí không tuân theo đúng định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt
D Khí mà lực tương tác giữa các phân tử khi không va chạm là không đáng kể
Câu 13: Trong thí nghiệm khảo sát quá trình đẳng nhiệt không có dụng cụ đo nào sau đây?
A Áp kế B Pit-tông và xi-lanh C Giá đỡ thí nghiệm D Cân
Câu 14: Cho thông số trạng thái của khối khí lí tưởng xác định: thể tích V, áp suất p Đồ thị nào sau đây diễn tà đúng định luật Boyle?
Câu 15: Cho ba thông số trạng thái của khối khí lí tưởng xác định: thể tích V, áp suất p Đồ thị nào sau đây diễn tả đúng định luật Boyle?
QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP VÀ ĐẲNG TÍCH
Câu 1: Chọn câu trả lời đúng: Quá trình đẳng áp cho biết hệ thức liên hệ giữa:
A Thể tích và áp suất khí khi nhiệt độ không đổi
B Áp suất và nhiệt độ tuyệt đối khi thể tích không đổi
C Thể tích và nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi
D Thể tích, áp suất và nhiệt độ của khí lí tưởng
Câu 2: (GK) Đối với một lượng khí xác định, quá trình nào sau đây là đẳng áp?
A Nhiệt độ không đổi, thể tích tăng
B Nhiệt độ không đổi, thể tích giảm
C Nhiệt độ tăng, thể tích tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ
D Nhiệt độ giảm, thể tích tăng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ
Câu 3: (BT) Hệ thức nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng áp?
Câu 4: Trong hệ toạ độ (𝑉, 𝑇), đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng áp?
A Đường thẳng song song với trục hoành
B Đường thẳng song song với trục tung
D Đường thẳng kéo dài đi qua gốc toạ độ
Câu 5: Khi thổi bong bóng xà phòng, ta quan sát thấy lúc đầu bong bóng bay lên cao rồi dần dần rơi xuống (nếu bong bóng không vỡ giữa chừng) Hãy giải thích hiện tượng và cho biết tại sao bong bóng lại rơi xuống?
(1) Bong bóng xà phòng chịu tác dụng của hai lực chính: trọng lực P hướng thẳng đứng xuống dưới (không đổi) và lực đẩy Acsimet của không khí FA hướng thẳng đứng lên trên
(2) Lúc đầu, khối khí trong bong bóng xà phòng có nhiệt độ cao hơn không khí (hơi thở ra của người có nhiệt độ 37 o C) và FA > P, làm cho bong bóng bay lên
(3) Sau đó, bong bóng xà phòng giảm nhiệt độ do tỏa nhiệt lượng ra không khí và thu nhỏ thể tích bong bóng lại nên FA nhỏ dần đi, còn P không đổi Đến một lúc nào đó thì
FA < P, kết quả là tốc độ đi lên của bong bóng giảm dần rồi từ từ rơi xuống
II Quá trình đẳng tích
Câu 6: Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái của lượng khí xác định khi
A thể tích không đổi B nhiệt độ không đổi
C áp suất không đổi D thể tích thay đổi
Câu 7: Chọn phát biểu sai khi nói về quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định?
E Tích của áp suất và thể tích là một hằng số
F Thương số của áp suất và nhiệt độ là một hằng số
G Áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
H Đồ thị mối liên hệ giữa áp suất và nhiệt độ là một đường thẳng
Câu 8: (CD) Mối liên hệ nào giữa áp suất và nhiệt độ của một lượng khí trong quá trình biến đổi mà thể tích được giữ không đổi
Câu 9: (GK) Hãy chọn câu đúng Khi làm nóng một lượng khí có thể tích không đổi thì
A áp suất khí không đổi
B số phân tử trong đơn vị thể tích không đổi
C số phân tử trong đơn vị thể tích tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ
D số phân tử trong đơn vị thể tích giảm tỉ lệ nghịch với nhiệt độ
Câu 10: (BT) Đốt nóng một lượng khí chứa trong một bình kín gần như không nở vì nhiệt sao cho nhiệt độ tuyệt đối của khí tăng lên 1,5 lần Khi đó áp suất của khí trong bình
A tăng lên 3 lần B giảm đi 3 lần C tăng lên 1,5 lần D giảm đi 1,5 lần
Câu 11: (BT) Đường biểu diễn nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng tích? a B C D
Câu 12: Hai chất khí có thể trộn lẫn vào nhau tạo nên một hỗn hợp khí đồng đều là vì:
(1) Các phân tử khí chuyển động nhiệt
(2) Hai chất khí đã cho không có phản ứng hóa học với nhau
(3) Giữa các phân tử khí có khoảng trống
Chọn phương án giải thích đúng
C Chỉ (3), (1) đúng D Cả (1), (2) và (3) đúng
Câu 13: Định luật Dalton về chất khí ở một nhiệt độ và thể tích xác định
A Áp suất toàn phần của hỗn hợp bằng tổng áp suất riêng phần của các khí
B Áp suất toàn phần của hỗn hợp không có phản ứng hóa học bằng tổng áp suất riêng phần của các khí
C Áp suất toàn phần của hỗn hợp có phản ứng hóa học bằng áp suất riêng phần của các khí
D Áp suất toàn phần của hỗn hợp bằng tổng áp suất ban đầu của các khí
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG
I Phương trình trạng thái của một lượng khí xác định
Câu 1: Phương trình trạng thái khí lí tưởng cho biết mối liên hệ nào sau đây:
A nhiệt độ và áp suất B nhiệt độ và thể tích
C thể tích và áp suất D nhiệt độ, thể tích và áp suất
Câu 2: (BT) Hệ thức nào sau đây không phù hợp với phương trình trạng thái của khí lí tưởng?
Câu 3: Đồ thị biểu diễn hai đường đẳng nhiệt của cùng một lượng khí lí tưởng biểu diễn như hình vẽ Mối quan hệ về nhiệt độ của hai đường đẳng nhiệt này là
Câu 4: Biểu diễn hai đường đẳng tích của cùng một khối lượng không khí trong hệ tọa độ (p − T) Mối quan hệ đúng về các thể tích V1,
Câu 5: Trên đồ thị V − T (xem hình vẽ bên) vẽ bốn đường đẳng áp của cùng một lượng khí Đường nào ứng với áp suất cao nhất?
Câu 6: (BT) Hãy dùng đồ thị p − V để tìm xem dãy các quá trình nối tiếp nào có thể khép kín thành một chu trình?
A Dãn đẳng áp, dãn đẳng nhiệt, làm lạnh đẳng tích
B Đun nóng đẳng tích, dãn đẳng nhiệt, dãn đẳng áp
C Dãn đẳng nhiệt, nén đẳng áp, đun nóng đẳng tích
D Dãn đẳng áp, nén đẳng nhiệt, đun nóng đẳng tích
Câu 7: Ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 0 o C và áp suất là 1 atm) thì 1 mol của bất kì chất khí nào đều chiếm 1 thể tích là:
Câu 8: (GK) Hãy chọn câu đúng Hằng số của các khí R có giá trị bằng
B tích của áp suất và thể tích của một mol khí ở 0 o C
C tích của áp suất và thể tích chia cho số mol ở 0 o C
D tích của áp suất và thể tích của một mol khí ở nhiệt độ bất kì chia cho nhiệt độ đó
E tích của áp suất và thể tích của một mol khí ở nhiệt độ bất kì
Câu 9: Nếu áp suất khí đo bằng đơn vị Pa(N/m 2 ), thể tích đo bằng đơn vị m 3 , nhiệt độ tuyệt đối có đơn vị K thì hằng số chất khí có giá trị:
Câu 10: Gọi p, V, T là các thông số trạng thái, m là khối lượng khí, M là khối lượng mol của khí và R là hằng số của khí lí tưởng Phương trình Cla-pê-rôn-Men-đê-lê-ép:
Câu 11: Phương trình Cla-pê-rôn - Men-đê-lê-ép 𝑝𝑉 = 𝑚
𝑀𝑅𝑇 so với phương trình trạng thái 𝑝𝑉
A chứa nhiều thông tin hơn B chặt chẽ hơn
C chính xác hơn D đúng hơn
Câu 12: (GK) Hai phòng kín có thể tích bằng nhau, thông với nhau bằng một cửa mở Nhiệt độ không khí trong hai phòng khác nhau, thì số phân tử trong mỗi phòng so với nhau sẽ là
A bằng nhau B nhiều hơn ở phòng nóng
C nhiều hơn ở phòng lạnh D tuỳ theo kích thước của cửa
Câu 13: Hãy chọn câu đúng Khi nén khí đẳng nhiệt thì số phân tử trong đơn vị thể tích
A tăng, tỉ lệ thuận với áp suất B không đổi
C giảm, tỉ lệ nghịch với áp suất D tăng, tỉ lệ với bình phương áp suất
Câu 14: Hai bình có dung tích bằng nhau chứa cùng một loại khí Khối lượng của khí lần lượt là m và m ′ Ta có đồ thị như hình Nhận xét nào sau đây là đúng?
ÁP SUẤT VÀ ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ CHẤT KHÍ
LƯỢNG CHẤT
Số phân tử N = nNA (hạt) trong đó:
𝑀: khối lượng 1 mol chất (g/mol)
𝑉: thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (𝑙) (đktc: nhiệt độ 0 𝑜 C và áp suất 1atm)
Câu 1: Kích thước của một phân tử hiđrô vào khoảng 0,00000023 mm Hãy tính độ dài của mỗi chuỗi gồm 1 triệu phân tử này đứng nối tiếp nhau
Câu 2: Chọn câu sai Số A-vô-ga-đrô có giá trị bằng
A số nguyên tử chứa trong 4 g heli
B số phân tử chứa trong 16 g ôxi
C số phân tử chứa trong 18 g nước lỏng
D số nguyên tử chứa trong 22,4𝑙 khí trơ ở 0 ∘ C và áp suất 1 atm
Câu 3: Một bình kín chứa N = 3, 01.10 23 phân tử khí Heli Khối lượng Heli chứa trong bình là:
Câu 4: Một bình kín chứa N = 3,01 10 23 phân tử khí heli Biết nhiệt độ khí là 0 ∘ C và áp suất khí trong bình là 1atm (1,013 10 5 Pa) Hỏi thể tích của bình là bao nhiêu?
Câu 5: Cho biết khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn là 1,29 kg/m 3 Coi không khí như một chất khí thuần nhất, hãy tính khối lượng mol của không khí
A 0,041 kg/mol B 0,029 kg/mol C 0,023 kg/mol D 0,026 kg/mol
Câu 6: Ở điều kiện tiêu chuẩn 22,4 lít chứa 6,02 10 23 phân tử oxi Coi các phân tử oxi như những quả cầu bán kính 10 −10 m Hỏi thể tích riêng của các phân tử oxi nhỏ hơn bao nhiêu lần thể tích bình chứa khí (làm tròn đến hàng đơn vị)
Câu 7: Coi Trái Đất là một khối cầu bán kính 6400 km, nếu lấy toàn bộ số phân tử nước trong 1,0 g hơi nước trải đều trên bề mặt Trái Đất thì mỗi mét vuông trên bề mặt Trái Đất có N phân tử nước Biết khối lượng mol của phân tử nước khoảng 18 g/mol Giá trị của 𝑁/10 7 là bao nhiêu (làm tròn đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)
18 mol Diện tích mặt cầu là S = 4 𝜋r 2 =4 𝜋.(6400.10 3 ) 2 =1,6384 𝜋10 14 (m 2 )
Câu 8: Trộn 8 g khí O2 với 22 g khí CO2 Khối lượng của một mol hỗn hợp với cùng ti lệ khí như đã cho là:
Câu 9: Một lượng khí khối lượng 15 kg chứa 5,64.10 26 phân tử Phân tử khí này gồm các nguyên tử hidro và cacbon Biết một mol khí có NA = 6,02.10 23 phân tử Khối lượng của nguyên tử hidro và cacbon trong phân tử khí này là:
A 6, 64.10 −27 kg và 2.10 −26 kg B 3, 24.10 −27 kg và 2, 9.10 −26 kg
C 1, 64.10 −27 kg và 2, 6.10 −26 kg D 6, 4.10 −27 kg và 2, 9.10 −26 kg
Gọi phân tử khí này là 𝐶 𝑥 𝐻 𝑦
Phân tử khí này gồm nguyên tử C và 4 nguyên tử H
Khối lượng 1 nguyên tử C là 𝑀 𝐶
6,02.10 23 ≈ 2.10 −23 𝑔 = 2,10 −26 𝑘𝑔 Khối lượng 4 nguyên tử H là 4𝑀 𝐻
Câu 10: Biết khối lượng mol của nước là 18 g/mol Một lượng nước thể lỏng nặng 1g bay hơi hoàn toàn trong 1 ngày đêm (24h) Số phân tử nước bay hơi trung bình trong mỗi giây là
Câu 11: Ở điều kiện tiêu chuẩn, số lượng phân tử khí trong 1 cm 3 khí là
Số phân tử khí là 𝑁 = 𝑛𝑁 𝐴 = 10 −3
Câu 12: Một khối khí hình lập phương ở điều kiện tiêu chuẩn có số phân tử khí bằng dân số thế giới
Biết dân số thế giới khoảng 8 tỉ người và thể tích mol của khí ở điều kiện tiêu chuẩn là 22,4 lít/mol Chiều dài một cạnh khối khí trên là
Câu 13: Một phòng học có diện tích sàn 15 m 2 và cao 3 m có chứa không khí ở điều kiện tiêu chuẩn
Biết không khí có khối lượng mol 29 g/mol và thể tích mol 22,4 lít/mol Khối lượng không khí trong phòng học là
Câu 14: Một bóng đèn xenon thể tích 1,5ml chứa khí xenon có khối lượng mol 131 g/mol và khối lượng riêng 5,9 kg/m 3 Số phân tử xenon trong bóng đèn là
Câu 15: Ở điều kiện tiêu chuẩn, chất khí có thể tích mol là 22,4 lít/mol Trung bình mỗi phân tử khí chiếm không gian có thể tích là
Câu 16: Giả sử một khối chất khí ở điều kiện tiêu chuẩn, mỗi phân tử khí nằm ở tâm của một hình lập phương nhỏ Biết thể tích mol của khí ở điều kiện tiêu chuẩn là 22,4 10 −3 m 3 /mol và đường kính của phân tử khí là 3,3 10 −10 m Tỉ số giữa chiều dài cạnh của hình lập phương với đường kính của phân tử khí vào khoảng bao nhiêu?
Thể tích hình lập phương chứa 1 phân tử khí là 𝑉 𝑙𝑝 = 𝑉
6,02.10 23 = 3,72.10 −26 𝑚 3 Cạnh hình lập phương là 𝑉 𝑙𝑝 = 𝑎 3 = 3,72 10 −26 ⟹ 𝑎 ≈ 3,3 10 −9 𝑚
Tỉ số giữa cạnh của hình lập phương với đường kính phân tử khí là 3,3.10 −9
Câu 17: Một phân tử khí lí tưởng đang chuyển động qua tâm một bình cầu có đường kính d = 0,10 m Trong mỗi giây, phân tử này va chạm vào thành bình cầu 4000 lần Coi rằng phân tử nảy chỉ va chạm với thành bình và tốc độ của phân tử là không đổi sau mỗi va chạm Tốc độ chuyển động trung bình của phân tử khí trong bình là bao nhiêu km/s (lấy đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT (ĐỊNH LUẬT BOYLE)
I Xác định áp suất và thể tích trong quá trình đẳng nhiệt
Một lượng khí xác định trong quá trình đẳng nhiệt thì tích của áp suất và thể tích không đổi 𝑝𝑉 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Nén đẳng nhiệt ⇒ V giảm ⇒ p tăng
Giãn đẳng nhiệt ⇒ V tăng ⇒ p giảm Điều kiện tiêu chuẩn (𝑇 = 0 𝑜 𝐶 = 273𝐾 và 𝑝 = 1𝑎𝑡𝑚 = 76𝑐𝑚𝐻𝑔 = 101325𝑃𝑎)
Trong hệ tọa độ (p,V) đường đẳng nhiệt là đường hypebol
Câu 1: Cho một lượng khí lý tưởng không đổi Nén đẳng nhiệt lượng khí đó từ thể tích 10𝑙 đến thể tích
4𝑙 thì áp suất của khí tăng lên
Câu 2: Cho một lượng khí được dãn đẳng nhiệt từ thể tích 2 lít đến 8 lít, ban đầu áp suất khí là 8.10 5 Pa
Thì áp suất của khí tăng hay giảm bao nhiêu?
A Tăng 6.10 5 Pa B Tăng 10 6 Pa C Giảm 6.10 5 Pa D Giảm 10 5 Pa
Câu 3: Một khối khí có thể tích 16 lít, áp suất từ 1 atm được nén đẳng nhiệt tới áp suất là 4 atm Tìm thể tích khí đã bị nén
Thể tích khí đã bị nén là ∆𝑉 = 𝑉 1 − 𝑉 2 = 16 − 4 = 12 lít
Câu 4: Nén đẳng nhiệt khối khí xác định làm áp suất thay đổi một lượng là 0,5 atm Biết thể tích và áp suất ban đầu lần lượt là 5 lít và 2 atm Tính thể tích của khối khí lúc sau?
Câu 5: Một khối khí lí tưởng xác định có áp suất 1 atm được làm tăng áp suất đến 4atm ở nhiệt độ không đổi thì thể tích biến đổi một lượng 3 lít Thể tích ban đầu của khối khí đó là :
Câu 6: Một khối khí được nén đẳng nhiệt, nếu thể tích khí giảm 8 lít thì áp suất biến đổi một lượng 0,4 atm, nếu thể tích lúc đầu là 48 lít thì áp suất khí lúc đầu là:
Hướng dẫn p V T = cosnt p 1 48 l p 1 + 0,4 48 – 8 = 40 l pV = const ⟹ p1.48 = (p1 + 0,4).40 ⟹ p1 = 2 atm
Câu 7: Để tăng thể tích của một khối lượng khí nhất định lên 10% ở nhiệt độ không đổi thì cần giảm áp suất bao nhiêu % (làm tròn đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Hướng dẫn Đẳng nhiệt pV = const ⟹ 𝑝 2
Câu 8: Quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định được biểu diễn bằng đồ thị hình vẽ Biết ở trạng thái (1) chất khí có thể tích V1 = 100 cm 3 Thể tích của chất khí tại trạng thái (2) bằng bao nhiêu cm 3 ?
Câu 9: Quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định được biểu diễn bằng đồ thị hình vẽ Áp suất của chất khí tại trạng thái (2) bằng bao nhiêu atm?
Câu 10: Nếu áp suất của một lượng khí lí tưởng tăng 2.10 5 Pa thì thể tích biến đổi 3 lít Nếu áp suất của lượng khí đó tăng 5.10 5 Pa thì thể tích biến đổi 5 lít Biết nhiệt độ không đổi Áp suất và thể tích ban đầu của khí là:
A 2.10 5 Pa, 8 lít B 4.10 5 Pa, 12 lít C 4.10 5 Pa, 9 lít D 2.10 5 Pa, 12 lít
Hướng dẫn p V T = cosnt p 1 V1 p 1 + 2.10 5 V1 – 3 p 1 + 5.10 5 V1 – 5 pV = const ⟹ {𝑝 1 𝑉 1 = (𝑝 1 + 2.10 5 )(𝑉 1 − 3)
Câu 11: Một lượng khí ban đầu có thể tích 10 lít Nếu nhiệt độ được giữ không đổi và áp suất tăng thêm
25% so với ban đầu thì thể tích của lượng khí này là
Câu 12: Trong quá trình hít vào, cơ hoành và cơ liên sườn của một người co lại, mở rộng khoang ngực và hạ thấp áp suất không khí bên trong xuống dưới môi trường xung quanh để không khí đi vào qua miệng và mũi đến phổi Giả sử phổi của một người chứa 6000ml không khí ở áp suất 1 atm Nếu người đó mở rộng khoang ngực thêm 500ml bằng cách giữ mũi và miệng đóng lại để không hít không khí vào phổi thì áp suất không khí trong phổi theo atm sẽ là bao nhiêu? Giả sử nhiệt độ không khí không đổi
1 atm 6000 ml p2 6000 + 500 = 6500 ml pV = const ⟹ 1.6000 = p2.6500 ⟹ p2 ≈ 0,92atm
Câu 13: Một khối khí khi đặt ở điều kiện nhiệt độ không đổi thì có sự biến thiên của thể tích theo áp suất như hình vẽ Khi áp suất có giá trị 0,5 kN/m 2 thì thể tích của khối khí bằng
II Xác định số lần bơm
Thể tích trong ống hình trụ tiết diện 𝑆 và chiều cao ℎ là 𝑉 = 𝑆ℎ
Thể tích của bình chứa khí là 𝑉, thể tích mỗi lần bơm là 𝑉0 và số lần bơm là 𝑛 thì
Trạng thái 1 (trước khi bơm):
Thể tích 𝑛𝑉0 (nếu ban đầu bình không chứa khí)
Thể tích 𝑉 + 𝑛𝑉0 (nếu ban đầu bình đã chứa khí)
Trạng thái 2 (sau khi bơm): Thể tích 𝑉
Câu 14: Người ta bơm không khí áp suất 1 atm, vào bình có dung tích 10 lít Biết mỗi lần bơm, bơm được
250 cm 3 không khí Trước khi bơm đã có không khí 1 atm trong bình và trong khi bơm nhiệt độ không khí không đổi Tính áp suất khí trong bình sau 50 lần bơm
Câu 15: Sử dụng một cái bơm để bơm không khí vào quả bóng đá có bán kính khi bơm căng là 11 cm
Mỗi lần bơm đưa được 0,32 lít khí ở điều kiện 1 atm vào bóng Giả thiết rằng quả bóng trước khi bơm không có không khí và nhiệt độ không đổi trong quá trình bơm Hỏi sau 35 lần bơm thì áp suất khí trong bóng là bao nhiêu atm (làm tròn đến hàng đơn vị)?
Câu 16: Một học sinh dùng bơm tay để bơm không khí vào một quả bóng cao su có thể tích là 3 lít, với áp suất không khí là 10 5 N/m 2 Xung quanh của bơm có chiều cao là 42 cm, đường kính xy lanh là 5 cm Hỏi học sinh đó phải bơm bao nhiêu lần để không khí trong bóng có áp suất 5.10 5 N/m 2 , biết trong quá trình bơm nhiệt độ không thay đổi, trước khi bơm trong quả bóng đã có không khí có áp suất 10 5 N/m 2
Câu 17: Một bơm tay có chiều cao h = 50cm, đường kính d = 5cm Người ta dùng bơm này để đưa không khí vào trong săm xe đạp (chưa có không khí) Biết thời gian mỗi lần bơm là 2,5 s và áp suất bằng áp suất khí quyển bằng 10 5 N/m 2 ; trong khi bơm xem như nhiệt độ của không khí không đổi Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 7 lít khí có áp suất 5.10 5 N/m 2
Thời gian bơm là nt = 35,65.2,5 ≈ 89s Chọn C
Câu 18: Người ta dùng bơm có pit-tông diện tích 8 cm 2 và khoảng chạy 25 cm để bơm một bánh xe đạp sao cho áp lực của bánh xe đạp lên mặt đường là 350 N thì diện tích tiếp xúc là 50 cm 2 Ban đầu bánh xe đạp chứa không khí ở áp suất khí quyển p0 = 10 5 Pa và có thể tích là V0 = 1500 cm 3 Giả thiết khi áp suất không khí trong bánh xe đạp vượt quá 1,5p0 thì thể tích của bánh xe đạp là
2000 cm 3 Hỏi phải đẩy bơm bao nhiêu lần?
Mỗi lần bơm có Sh = 8.25 = 200 cm 3 không khí ở áp suất p0 được đưa vào bánh xe p V T = cosnt p 0 = 10 5 Pa 1500 + 200n cm 3 p 0 + 𝐹
Câu 19: Một bơm tay có chiều cao h = 50cm, đường kính d = 5cm Người ta dùng bơm này để đưa không khí vào trong săm xe đạp (chưa có không khí) Biết thời gian mỗi lần bơm là 2,5 s và áp suất bằng áp suất khí quyển bằng 10 5 N/m 2 ; trong khi bơm xem như nhiệt độ của không khí không đổi Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 7 lít khí có áp suất 5.10 5 N/m 2
5.10 5 N/m 2 7 (l) pV = const ⟹ 10 5 0,3125𝜋.n = 5.10 5 ⟹ n ≈ 35,65 thời gian bơm là nt = 35,65.2,5 ≈ 89s
II Cân bằng pit-tông
Lực do khí quyển tác dụng lên pit-tông hướng sang trái và có độ lớn 𝑝0𝑆
Lực do khí trong xilanh tác dụng lên pit-tông hướng sang phải có độ lớn 𝑝𝑆 Điều kiện pit-tông cân bằng:
Tổng độ lớn các lực hướng sang phải = tổng độ lớn các lực hướng sang trái
QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP
I Xác định thể tích và nhiệt độ trong quá trình đẳng áp
Một lượng khí xác định trong quá trình đẳng áp thì thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối 𝑉 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡
Nung nóng đẳng áp ⇒ T tăng ⇒ V tăng
Làm lạnh đẳng áp ⇒ T giảm ⇒ V giảm Điều kiện tiêu chuẩn (T = 0 o C = 273K và p = 1atm = 76cmHg = 101325Pa) Trong hệ tọa độ (V,T) đường đẳng áp là đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ
Câu 1: Một quả bóng bay chứa khí hyđrô buổi sáng ở nhiệt độ 20°C có thể tích 2500 cm 3 Coi áp suất khí quyển trong ngày không đổi Thể tích của quả bóng này vào buổi trưa có nhiệt độ 35°C gần giá trị nào nhất sau đây?
Câu 2: Thể tích của một lượng khí xác định tăng thêm 10% khi nhiệt độ của khí được tăng tới 47 ∘ C
Xác định nhiệt độ ban đầu của lượng khí, biết quá trình trên là đẳng áp
Câu 3: Một khối khí có thể tích 10 lít ở 27 ∘ C Giữ cho áp suất của khối khí không thay đổi, phải tăng nhiệt độ của khối khí lên bao nhiêu độ nữa để thể tích của nó là 12 lít
Câu 4: Khi nhiệt độ của khí lý tưởng tăng từ 27 ∘ C đến 227 ∘ C giữ khối lượng và áp suất không đổi thì thể tích của khí sẽ tăng lên
Câu 5: Khi tăng nhiệt độ của một lượng khí xác định từ 32 ∘ C lên 117 ∘ C và giữ áp suất không đổi thì thể tích khí tăng thêm 1,7 lít Thể tích của lượng khí sau khi tăng nhiệt độ bằng bao nhiêu lít (kết quả lấy đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Câu 6: Một khối lượng khí 12 g có thể tích 4 lít ở nhiệt độ 7 ∘ C Sau khi được đun nóng đẳng áp thì khối lượng riêng của khí là 1,2 g/lít Xác định nhiệt độ của khí sau khi được đun nóng
Câu 7: Nung nóng một lượng không khí trong điều kiện đẳng áp, người ta thấy nhiệt độ của nó tăng thêm
3K, còn thể tích tăng thêm 1% thể tích ban đầu Hãy tính nhiệt độ ban đầu của lượng không khí
Câu 8: Khi ở lò thoát ra theo ống khói hình trụ Ở đầu dưới, khí có nhiệt độ 727°𝐶 và chuyển động với vận tốc 5(𝑚/𝑠) Áp suất khí coi như không đổi Hỏi vận tốc của khí ở đầu trên của ống (có nhiệt độ 227°𝐶) bằng bao nhiêu m/s?
Câu 9: Một khối khí ban đầu có các thông số trạng thái là: p0; V0; T0 Biến đổi đẳng áp đến 2 V0 sau đó nén đẳng nhiệt về thể tích ban đầu Đồ thị nào sau đây diễn tả đúng quá trình trên?
A Đồ thị a B Đồ thị b C Đồ thị c D Đồ thị d
Hướng dẫn Đẳng áp từ thể tích V0 lên 2V0 và đẳng nhiệt từ thể tích 2V0 về V0
Chọn C Câu 10: Đồ thị biểu diễn quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí lí tưởng được cho như hình vẽ
Trong hệ tọa độ TOV biểu diễn nào sau đây là đúng?
A Đồ thị a B Đồ thị b C Đồ thị c D Đồ thị d
Từ L đến M là đẳng áp ⟹ 𝑉
Từ M đến N là đẳng nhiệt T = const
II Giọt thủy ngân nằm cân bằng trong bình có phần miệng ống nằm ngang Giọt thủy ngân nằm cân bằng khi áp suất trong bình cân bằng với áp suất khí quyển bên ngoài Khi tăng nhiệt độ khí trong bình thì áp suất tăng, giọt thủy ngân dịch chuyển ra ngoài cho đến khi áp suất cân bằng với áp suất khí quyển và ngược lại Đẳng áp 𝑉 1
𝑉 2 = 𝑉 𝑏 + 𝑆𝐿 2 với L1, L2 là chiều dài cột không khí ở ống nằm ngang
Câu 11: Ống thủy tinh tiết diện S một đầu kín, một đầu ngăn bởi giọt thủy ngân Chiều dài cột không khí bên trong ống thủy tinh là l1 = 20 cm, nhiệt độ bên trong ống là 27 ∘ C Chiều cao của cột không khí bên trong ống khi nhiệt độ tăng thêm 10 ∘ C là bao nhiêu? Coi quá trình biến đổi trạng thái với áp suất không đổi
Câu 12: Một bình dung tích V = 15 cm 3 chứa không khí ở nhiệt độ t1 = 177 ∘ C, nối với một ống nằm ngang chứa đầy thủy ngân, đầu kia của ống thông với khí quyển Khối lượng riêng của thủy ngân là D = 13,6 g/cm 3 Tính khối lượng thủy ngân chảy vào bình khi không khí trong bình được làm lạnh đến nhiệt độ t2 = 27 ∘ C
Hướng dẫn p=const V T p o =latm 15 cm 3 177 + 273 = 450 K p o =latm V2 27 + 273 = 300 K
300⟹ 𝑉 2 = 10𝑐𝑚 3 Thể tích thủy ngân chảy vào bình là ∆V = V2 – V1 = 15 – 10 = 5 cm 3
Khối lượng thủy ngân chảy vào bình là ∆𝑚 = D ∆𝑉 = 13,6.5 = 68g
Câu 13: Một mô hình áp kế khí (hình vẽ) gồm một bình cầu thuỷ tinh có thể tích 270 cm 3 gắn với một ống nhỏ 𝐴𝐵 nằm ngang có tiết diện 0,1 cm 2
Trong ống có một giọt thuỷ ngân Ở 0 ∘ C giọt thuỷ ngân cách A 30 cm
Tính khoảng di chuyển của giọt thuỷ ngân khi hơ nóng bình cầu đến
10 ∘ C Coi thể tích bình là không đổi, ống AB đủ dài để giọt thủy ngân không chảy ra ngoài
Hướng dẫn p=const V T p o =latm 270 + 0,1.30 cm 3 273 K p o =latm 270 + 0,1.(30 + x) cm 3 10 + 273 = 283 K
Câu 14: Cho áp kế như hình vẽ Tiết diện ống là 0,1 cm 2 , biết ở 0 ∘ C giọt thủy ngân cách A 30 cm, ở 5 ∘ C giọt thủy ngân cách 𝐴 50 cm Thể tích của bình là:
QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH
I Xác định áp suất và nhiệt độ trong quá trình đẳng tích
Một lượng khí xác định trong quá trình đẳng tích thì áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối 𝑝
𝑇= 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Nung nóng đẳng tích ⇒ T tăng ⇒ p tăng
Làm lạnh đẳng tích ⇒ T giảm ⇒ p giảm Điều kiện tiêu chuẩn (T = 0 o C = 273K và p = 1atm = 76cmHg = 101325Pa) Trong hệ tọa độ (p,T) đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ
Câu 1: Biết áp suất của khí trơ trong bóng đèn tăng 1,5 lần khi đèn sáng so với tắt Biết nhiệt độ đèn khi tắt là 27°C Hỏi nhiệt độ đèn khi sáng bình thường là bao nhiêu
Câu 2: Một bình thép chứa khí ở 7 ∘ C dưới áp suất 4 atm Nhiệt độ của khí trong bình là bao nhiêu khi áp suất khí tăng thêm 0,5 atm
Câu 3: Một bình được nạp khí ở 33 ∘ C dưới áp suất 300 Pa Sau đó bình được chuyển đến một nơi có nhiệt độ 37 ∘ C Tính độ tăng áp suất của khí trong bình
310⟹ 𝑝 2 = 303,9 𝑃𝑎 Độ tăng áp suất là p2 – p1 = 303,92 – 300 = 3,9 Pa
Câu 4: Trong điều kiện thể tích không đổi, chất khí có nhiệt độ ban đầu là 17 ∘ C, áp suất thay đổi từ
2 atm đến 8 atm thì độ biến thiên nhiệt độ:
Câu 5: Một bánh xe được bơm vào lúc sáng sớm khi nhiệt độ xung quanh là 27 o C Hỏi áp suất khí trong ruột bánh xe tăng thêm bao nhiêu phần trăm vào giữa trưa khi nhiệt độ lên đến 35 o C Coi thể tích khí trong ruột bánh xe thay đổi không đáng kể
Câu 6: Một bóng đèn dây tóc chưa sáng chứa khí lí tưởng ở nhiệt độ 27 o 𝐶 khi bóng đèn phát sáng ở nhiệt độ 105 o 𝐶 thì áp suất thay đổi một lượng là 0,2 atm Tính áp suất bên trong bóng đèn trước khi thắp sáng
Câu 7: Khi một chất khí trong một bình kín được nung nóng làm nhiệt độ tăng thêm 5 ∘ C, thì áp suất của nó tăng thêm 1% Nhiệt độ ban đầu của khí là
Câu 8: Một lượng khí lý tưởng ở nhiệt độ 100 0 C và áp suất 10 5 Pa được nén đẳng nhiệt đến áp suất
1,5.10 5 Pa Hỏi sau đó phải làm lạnh đẳng tích khí đó đến nhiệt độ nào để áp suất bằng lúc đầu?
Câu 9: Một lượng khí xác định thực hiện quá trình biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) Quá trình biến đổi này được biểu diễn bằng đồ thị hình vẽ Nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (1) bằng
Câu 10: Một lượng khí xác định thực hiện quá trình biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) Quá trình biến đổi này được biểu diễn bằng đồ thị hình vẽ Biết nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (1) là
𝑇1 = 300 K, nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (2) bằng
Câu 11: Một lượng khí xác định thực hiện quá trình biến đổi từ trạng thái (1) sang trạng thái (3) qua hai quá trình
Các quá trình biến đổi này được biểu diễn bằng đồ thị hình vẽ Nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (3) bằng
Từ (2) sang (3) là đẳng tích 𝑝
II Mở nắp chai của bình chứa khí Để mở nắp chai thì độ lớn hợp lực hướng ra ngoài nắp chai (có cả áp lực của khí trong bình) phải lớn hơn độ lớn hợp lực hướng vào trong nắp chai (có cả áp lực khí quyển)
Câu 12: Một lượng khí được nạp vào hình trụ như hình vẽ Hai piston được nối với nhau bằng một sợi dây không dãn Nếu khí được làm nóng, piston sẽ
A di chuyển sang trái B di chuyển về phía bên phải
C đứng yên D dao động qua lại
Vì diện tích mặt cắt ngang của piston bên phải lớn hơn nên lực tác dụng lên nó sẽ lớn hơn vì F
= pS Vậy piston sẽ di chuyển về phía bên phải
Câu 13: Một xilanh chứa đầy không khí ở nhiệt độ 0 ∘ C và áp suất 10 5
Pa Tiến hành đặt thêm gia trọng có khối lượng 𝑚 = 500 g lên trên pittong của xilanh Biết tiết diện tích của pittong là 10 cm 2 , lấy
𝑔 = 10𝑚/𝑠 2 và áp suất của khí quyển là 𝑝0 = 10 5 Pa Để thể tích của khí trong xilanh được giữ không đổi thì phải tăng nhiệt độ của chất khí lên
Câu 14: Một bình thuỷ tinh chứa không khí được đậy kín bằng một nút có khối lượng m Tiết diện của miệng bình là S = 1,5cm 2 Khi ở nhiệt độ phòng (27 0 C) người ta xác định được áp suất của khối khí trong bình bằng với áp suất khí quyển và bằng 1atm Đun nóng bình tới nhiệt độ
87 0 C thì người ta thấy nút bị đẩy lên Tính khối lượng m của nút, cho gia tốc trọng trường g 10m/s 2
Câu 15: Một bình đầy không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, được đậy bằng một vật có khối lượng 2 kg
Tiết diện của miệng bình là 10 cm 2 Tìm nhiệt độ cực đại của không khí trong bình để không
46 khí trong bình không đẩy nắp bình lên và thoát ra ngoài Biết áp suất khí quyển là p0 = 1atm
Lực đẩy tối đa của khí trong bình là F = F0 + P ⟹ pmaxS = p0S + mg p V = const T
Câu 16: Một chai chứa không khí được nút kín bằng một nút có trọng lượng không đáng kể, tiết diện 2,5 cm 2 Hỏi phải đun nóng không khí trong chai lên tới nhiệt độ tối thiểu bằng bao nhiêu để nút bật ra? Biết lực ma sát giữa nút và chai có độ lớn là 12 N, áp suất ban đầu của không khí trong chai bằng áp suất khí quyển và bằng 9,8 10 4 Pa, nhiệt độ ban đầu của không khí trong chai là
Khí trong chai phải gây ra lực lên nút chai tối thiểu = lực nén do khí quyển + lực ma sát
Câu 17: Một nồi áp suất có van có trọng lượng không đáng kể và có một lỗ tròn diện tích 1cm 2 luôn được áp chặt bởi một lò xo có độ cứng k = 1300N/m và luôn bị nén 1cm Bỏ qua mọi ma sát Hỏi khi đun khí ban đầu ở áp suất khí quyển p0 = 10 5 Pa, có nhiệt độ 27 0 C thì đến nhiệt độ bao nhiêu van sẽ mở ra?
Chọn C Câu 18: Một bình hình trụ đặt thẳng đứng có đường kính trong 20 cm, được đậy kín bằng một nắp có khối lượng 2 kg Trong bình chứa khí ở nhiệt độ 100 ∘ C dưới áp suất bằng áp suất khí quyển (10 5
N/m 2 ) Khi nhiệt độ trong bình giảm xuống còn 20 ∘ C thì muốn mở nắp bình cần một lực bằng bao nhiêu?
ĐỊNH LUẬT DALTON
định, áp suất toàn phần của một hỗn hợp khí gồm các khí không phản ứng hóa học với nhau bằng tổng áp suất riêng phần của mỗi khí thành phần có trong hỗn hợp đó Ở dạng này chỉ giới thiệu sơ qua, còn phần chứng minh và cách làm tổng quát hơn thì chúng ta sẽ tìm hiểu ở dạng 9 bài tập về hỗn hợp khí
Câu 1: Khí nitơ được thu trên mặt nước ở nhiệt độ 25 ∘ C Nếu áp suất hơi của nước ở 25 ∘ C là 23,8mmHg và áp suất tổng cộng của hỗn hợp khí (gọi là khí ướt) trong bình đo được là 735 mmHg thì áp suất riêng phần của khí nitơ (khí khô) là
Câu 2: Hai bình cầu, được nối với nhau bằng một ống có khóa, chứa hai chất khí không tác dụng hóa học với nhau, ở cùng nhiệt độ Áp suất khí trong hai bình là 𝑝1 = 2.10 5 (𝑁/𝑚 2 ) và 𝑝2 = 10 6 (𝑁/𝑚 2 ) Mở khóa nhẹ nhàng để hai bình thông với nhau sao cho nhiệt độ không đổi
Khi cân bằng xảy ra, áp suất ở hai bình là 𝑝 = 4.10 5 (𝑁/𝑚 2 ) Tính tỉ số thể tích của hai bình cầu
Câu 3: Khí N2 chứa trong bình 1 lít dưới áp suất 100kPa và khí O2 được chứa trong bình 3 lít khác dưới áp suất 320kPa Nếu nối hai bình (nhiệt độ không đổi) thì áp suất thu được là
Thể tích cuối cùng là 𝑉 = 𝑉 𝑁 2 + 𝑉 𝑂 2 = 1 + 3 = 4𝑙 Đẳng nhiệt {𝑝 𝑁 2 ′𝑉 = 𝑝 𝑁 2 𝑉 𝑁 2
𝑝 𝑂 2 ′ = 240𝑘𝑃𝑎 Định luật Dalton thì áp suất toàn phần 𝑝 = 𝑝 𝑁 ′ 2 + 𝑝 𝑂 ′ 2 = 25 + 240 = 265𝑘𝑃𝑎
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG
Với một lượng khí xác định thì 𝑝𝑉
I Quan hệ giữa các đại lượng áp suất, thể tích, nhiệt độ
Câu 1: Nén 10𝑙 khí ở nhiệt độ 27 ∘ C để cho thể tích của nó chỉ còn là 4𝑙, vì nén nhanh khí bị nóng lên đến 60 ∘ C Hỏi áp suất của khí tăng lên bao nhiêu lần?
Câu 2: Một bình cầu dung tích 20 lít chứa ôxi ở nhiệt độ 16 0 C và áp suất 100 atm Tính thể tích của lượng khí này ở điều kiện tiêu chuẩn? Tại sao kết quả tìm được chỉ là gần đúng?
A 1889 (lít) vì áp suất quá lớn B 1889 (lít) vì áp suất nhỏ
C 34125 (lít) vì áp suất quá lớn D 34125 (lít) vì áp suất nhỏ
273 ⟹ 𝑉 2 ≈ 1889𝑙 Ấp suất quá lớn (trên 10atm) hoặc nhiệt độ quá thấp (do các khí bắt đầu hóa lỏng ở nhiệt độ dưới 200K) thì kết quả tìm được chỉ là gần đúng
Câu 3: Pit tông của một máy nén, sau mỗi lần nén đưa được 4 lít khí ở nhiệt độ 27 0 C và áp suất 1 atm vào bình chứa khí ở thể tích 2 m 3 Tính áp suất của khí trong bình khi pit tông đã thực hiện 1000 lần nén Biết nhiệt độ trong bình là 42 0 C
Câu 4: Tính nhiệt độ ban đầu của một khối khí xác định biết rằng khi nhiệt độ tăng thêm 16 o C thì thể tích khí giảm đi 10% so với thể tích ban đầu, áp suất thì tăng thêm 20% so với áp suất ban đầu
Câu 5: Một bóng thám không được chế tạo để có thể tăng bán kính lên tới 10 m khi bay ở tầng khí quyển có áp suất 0,03atm và nhiệt độ 200 K Hỏi bán kính của bóng khi bơm, biết bóng được bơm khí ở áp suất 1 atm và nhiệt độ 300 K?
Câu 6: Một phòng có kích thước 8m x 5m x 4m Ban đầu không khí trong phòng ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 0 0 C và áp suất là 760 mmHg), sau đó nhiệt độ của không khí tăng lên tới
10 0 C và áp suất là 780 mmHg Thể tích của lượng khí (ở nhiệt độ 10 0 C và áp suất là 780 mmHg) đã ra khỏi phòng gần giá trị nào nhất sau đây?
II Tương tác của hai khối khí trong xilanh qua vách ngăn
Câu 7: Một xilanh đặt thẳng đứng, diện tích tiết diện là S = 100 cm 2 , chứa không khí ở nhiệt độ t1 = 27 ∘ C Ban đầu xilanh được đậy bằng một pittông cách đáy h = 50 cm
Pittông có thể trượt không ma sát dọc theo mặt trong của xilanh Đặt lên trên pittông một quả cân có trọng lượng P = 500 N Pittông dịch chuyển xuống đoạn 𝑙 10 cm rồi dừng lại Biết áp suất khí quyển là p0 = 10 5 N/m 2 Bỏ qua khối lượng của pittông Nhiệt độ của khí trong xilanh sau khi pittông dừng lại bằng bao nhiêu độ C (làm tròn đến hàng đơn vị)?
Câu 8: Hai bình cầu cùng dung tích chứa một chất khí nối với nhau bằng ống ngang (hình vẽ bên) Một giọt thủy ngân nằm đúng giữa ống ngang Nhiệt độ trong các bình tương ứng là T1 và T2 Tăng gấp đôi nhiệt độ tuyệt đối của khí trong mỗi bình thì giọt thủy ngân sẽ
B nằm yên không chuyển động B chuyển động sang phải
C chuyển động sang trái D chưa đủ dữ kiện để nhận xét
⟹ 𝑉 1 = 𝑉 2 ⟹ giọt thủy ngân nằm yên
Câu 9: Hai bình cầu cùng dung tích chứa cùng một chất khí nối với nhau bằng một ống nằm ngang Một giọt thủy ngân nằm đúng giữa ống ngang như hình vẽ Nhiệt độ trong các bình tương ứng là T1 và T2 Tăng nhiệt độ tuyệt đối của khí trong mỗi bình thêm một lượng ΔT như nhau thì giọt Hg sẽ chuyển động như thế nào:
A nằm yên không chuyển động B chuyển động sang phải
C chuyển động sang trái D chưa đủ dữ kiện để nhận xét
⟹ phụ thuộc T1 hay T2 lớn hơn thì sẽ dịch chuyển về phía đó
Câu 10: Một xilanh có pittong cách nhiệt và nằm ngang Pittong ở vị trí chia xilanh thành hai phần bằng nhau, chiều dài của mỗi phần là 30 cm Mỗi phần chứa một lượng khí như nhau ở nhiệt độ 17 ∘ C và áp suất 2 atm Muốn pittong dịch chuyển 2 cm thì phải đun nóng khí ở một phần lên thêm bao nhiêu? Áp suất của khí khi pittong đã dịch chuyển là bao nhiêu?
A 41,4 K và 1,875 atm B 41,4 K và 2,14 atm C 19,3 K và 2,14 atm D 19,3 K và 1,875 atm
𝑇 ≈ 331,4𝐾 Phải đun nóng khí ở 1 phần thêm 331,4 – 290 = 41,4K
Câu 11: Bình kín được ngăn làm hai phần bằng nhau (phần A, phần B) bằng tấm cách nhiệt có thể dịch chuyển được Biết mỗi bên có chiều dài 30 cm và nhiệt độ của khí trong bình là 27 o C Xác định khoảng dịch chuyển của tấm cách nhiệt khi nung nóng phần A thêm 10 o C và làm lạnh phần B đi 10 o C
Câu 12: Xilanh kín chia làm hai phần, mỗi phần dài 52cm và ngăn cách nhau bằng pittông cách nhiệt
Mỗi phần chứa một lượng khí giống nhau ở 27°C, 75cmHg Khi nung nóng một phần lên thêm 50°C thì pittông di chuyển Áp suất sau khi nung bằng bao nhiêu cmHg (làm tròn đến hàng đơn vị)?
Câu 13: Hai bình giống nhau được nối với nhau bằng một ống nằm ngang có tiết diện 20 mm 2 (Hình vẽ) Ở 0 0 C giữa ống có một giọt thuỷ ngân ngăn không khí ở hai bên, thể tích mỗi phần là V0 = 200 cm 3 Nếu nhiệt độ một bình là t 0 C bình kia là -t 0 C thì giọt thuỷ ngân dịch chuyển 10 cm Nhiệt độ (t) nhận giá trị nào sau đây?
Mỗi bình ban đầu p0 200 cm 3 273
Câu 14: Hai bình chứa cùng một lượng khí nối với nhau bằng một ống nằm ngang tiết diện 0,4cm 2 , ngăn cách nhau bằng một giọt thủy ngân trong ống Ban đầu mỗi phần có nhiệt độ 27°C, thể tích 0,3𝑙 Khi nhiệt bình I tăng thêm 2°C, bình II giảm 2°C thì giọt thủy ngân di chuyển một khoảng bằng bao nhiêu cm (làm tròn đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)? Coi bình dãn nở không đáng kể
Mỗi bình ban đầu p0 30 cm 3 27 + 273 = 300K
PHƯƠNG TRÌNH CLAPEYRON VÀ VAN DER WAALS
𝑎 là hằng số đặc trưng cho lực tương tác phân tử và b là hằng số đặc trưng cho kích thước phân tử
2- Phương trình Clapeyron (phương trình trạng thái khí lí tưởng)
Khí lí tưởng thì bỏ qua lực tương tác và kích thước phân tử nên 𝑎 = 0 và b = 0
pV = nRT với hằng số khí là R = const
Xét n = 1 (mol) khí ở đktc (áp suất p = atm và nhiệt độ T = 0 o C = 273K) có thể tích khí là V = 22,4l
*Nếu đơn vị p = 1 atm và đơn vị V = 22,4 l thì
*Nếu đơn vị p = 101325N/m 2 và đơn vị V = 22,4.10 -3 m 3 thì
I Quan hệ giữa các đại lượng p, V, T, n
Câu 1: Cho bốn bình có cùng dung tích và cùng nhiệt độ đựng các khí khác nhau Khí ở bình nào có áp suất lớn nhất?
A Bình 1 đựng 4g khí hiđro B Bình 2 đựng 22g khí cacbonic
C Bình 3 đựng 7g khí nitơ D Bình 4 đựng 4g khí ôxi
Câu 2: Một thùng có thể tích 40dm 3 chứa 3,96 kg khí cacbonic, biết rằng bình sẽ bị nổ khi áp suất vượt quá 60 atm Hỏi bình bị nổ ở nhiệt độ gần giá trị nào nhất sau đây
Câu 3: Bình có dung tích 2𝑙 chứa một loại khí ở nhiệt độ 27°C và áp suất 10 −6 mmHg Gọi N là tổng số phân tử khí trong bình Tính 𝑁/10 13 (làm tròn đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)
Câu 4: Khí cầu có dung tích 328𝑚 3 được bơm khí hiđrô Khi bơm xong, hiđrô trong khí cầu có nhiệt độ 27°𝐶, áp suất 0,9𝑎𝑡𝑚 Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu nếu mỗi giây bơm được 2,5𝑔 𝐻2 vào khí cầu
Câu 5: Một lượng khí hêli (M = 4) có khối lượng m = 1,0g, nhiệt độ t1 = 127°C và thể tích V1 = 4,0 lít biến đổi đẳng nhiệt, thể tích tăng gấp hai lần Áp suất thấp nhất trong quá trình biến đổi bằng bao nhiêu atm (làm tròn đến hàng đơn vị)?
Câu 6: Làm thí nghiệm người ta thấy bình chứa 1 kg khí nitơ bị nổ ở nhiệt độ 350 o C Tính khối lượng khí hiđrô có thể chứa trong bình cùng loại nếu nhiệt độ tối đa bị nổ là 50 o C và hệ số an toàn là 5, nghĩa là áp suất tối đa chỉ bằng 1/5 áp suất gây nổ Cho H = 1; N = 14; R = 8,31 J/mol.K
Câu 7: Bình chứa được 7g khí nitơ ở nhiệt độ 27 0 C dưới áp suất 5,11.10 5 N/m 2 Người ta thay khí nitơ bằng khí X khác Lúc này nhiệt độ là 53 0 C bình chỉ chứa được 4 g khí đó dưới áp suất 44,4.10 5 N/m 2 Hỏi khí X là khí gì?
A khí Hidrô B Khí hêli C Khí ôxi D Khí CO2
Câu 8: Một bình cầu thủy tinh được cân 3 lần trong các điều kiện: a) Đã hút chân không b) Chứa đầy không khí ở điều kiện tiêu chuẩn c) Chứa đầy một lượng khí nào đó ở áp suất p = 1,5 atm
Khối lượng tương ứng trong từng lần cân là m1 = 200g, m2 = 204g, m3 = 210g
Nhiệt độ coi như không đổi Khối lượng mol của khí trong lần cân thứ ba bằng bao nhiêu 𝑔/𝑚𝑜𝑙 (làm tròn đến hàng đơn vị)
Khối lượng không khí trong lần cân thứ 2 là mk2 = m2 – m1 = 204 – 200 = 4g
Khối lượng khí trong lần cân thứ 3 là mk3 = m3 – m1 = 210 – 200 = 10g
Câu 9: Trong một ống dẫn khí tiết diện đều S = 5cm 2 có khí CO2 chảy qua ở nhiệt độ 35°C và áp suất
3.10 5 (N/m 2 ) Tính vận tốc của dòng khí biết trong thời gian 10 phút có m = 3kg khí CO2 qua tiết diện ống
Câu 10: Hai bình thủy tinh A và B cùng chứa khí Hêli Áp suất ở bình A gấp đôi áp suất ở bình B Dung tích của bình B gấp đôi bình A Khi bình A và B cùng nhiệt độ thì:
A Số nguyên tử ở bình A nhiều hơn số nguyên tử ở bình B
B Số nguyên tử ở bình B nhiều hơn số nguyên tử ở bình A
C Số nguyên tử ở hai bình như nhau
D Mật độ nguyên tử ở hai bình như nhau
Câu 11: Hai bình chứa khí lí tưởng ở cùng nhiệt độ Bình 𝐵 có dung tích gấp đôi bình 𝐴, có số phân tử bằng nửa số phân tử trong bình 𝐴 Áp suất khí trong bình 𝐵 so với áp suất khí trong bình 𝐴 thì
A bằng nhau B bằng một nửa C bằng 1
Câu 12: Áp suất p, thể tích V và nhiệt độ T của một khí trong bình A và khí còn lại trong bình B ở áp suất
2p, thể tích V/4 và nhiệt độ 2T, khi đó tỉ số giữa số phân tử trong bình A và B sẽ là
II Thay đổi thông số trạng thái khi số mol khí thay đổi
Câu 13: Một khối khí lý tưởng được chứa trong bình kín ở nhiệt độ 300 K và áp suất 40 atm Cho một nửa lượng khí thoát ra khỏi bình thì áp suất còn 19 atm Nhiệt độ của khối khí lúc này là?
Câu 14: Một lượng khí Hiđrô đựng trong bình ở áp suất 3atm, nhiệt độ 27 0 C Đun nóng khí đến
127 0 C Do bình hở nên 3/4 lượng khí thoát ra Áp suất khí trong bình bây giờ là
Câu 15: Một bình chứa 1 kg khí có áp suất 10 6 Pa Người ta lấy ở bình ra một lượng khí cho tới khi áp suất của khí trong bình còn lại 4.10 5 Pa Coi nhiệt độ của khối khí không đổi Tìm lượng khí đã lấy ra?
Câu 16: Một bình có dung tích 𝑉 = 10 lít chứa một lượng khí hiđrô bị nén ở áp suất p = 50 atm và nhiệt độ 7 ∘ C Khi nung nóng bình, do bình hở nên có một phần khí thoát ra; phần khí còn lại có nhiệt độ 17 ∘ C và vẫn dưới áp suất như cũ Tính khối lượng khí đã thoát ra
Câu 17: Một bình chứa m = 0,3kg hêli Sau một thời gian, do bị hở, khí hêli thoát ra một phần Nhiệt độ tuyệt đối của khí giảm 10%, áp suất giảm 20% Gọi số nguyên tử hêli đã thoát khỏi bình là N Tính tỉ số 𝑁/10 24 (làm tròn đến hàng đơn vị)
Câu 18: Một bình chứa ôxi (O2) nén ở áp suất p1 = 15MPa và nhiệt độ t1 = 37 ∘ C có khối lượng (bình và khí) M1 = 50 kg Dùng khí một thời gian, áp suất khí là p2 = 5MPa ở nhiệt độ t2 = 7 ∘ C, khối lượng của bình và khí là M2 = 49 kg Biết khối lượng mol của ôxi là 32 g/mol Hỏi khối lượng khí còn lại trong bình là bao nhiêu? Tính dung tích V của bình?
Câu 19: Trong xi-lanh kín, ở giữa đặt một pit-tông có thể chuyển động không ma sát Bên trái xi-lanh chứa 1 kg khí cacbonic còn phía phải chứa
1 kg khí hyđro Hãy xác định tỉ số thể tích của khí cacbonic và khí hydro khi cân bằng (cân bằng nhiệt và cân bằng cơ học)?
Cân bằng nhiệt ⇒ 𝑇 𝐶𝑂 2 = 𝑇 𝐻 2 và cân bằng cơ học ⇒ 𝑝 𝐶𝑂 2 = 𝑝 𝐻 2
Trả lời ngắn: 22 Câu 20: Lượng khí hiđrô có T1 = 200K, p1 = 400(N/m 2 ) được nung nóng đến T2 = 10000K, khi đó các phân tử hiđrô bị phân li hoàn toàn thành nguyên tử hiđrô Coi thể tích, khối lượng khí không đổi Áp suất p2 của khí hiđrô bằng bao nhiêu kPa?
Bảo toàn nguyên tử H có 𝑛 𝐻 = 2𝑛 𝐻 2 hay 𝑛 2 = 2𝑛 1 𝑝𝑉
PHƯƠNG TRÌNH MENDELEEV VỚI KHỐI LƯỢNG RIÊNG
𝐷: khối lượng riêng của khí (𝑘𝑔/𝑚 3 )
𝑀: khối lượng mol của khí (𝑘𝑔/𝑚𝑜𝑙)
I Quan hệ giữa các đại lượng p, T, D, M
Câu 1: Một lượng khí hiđrô ở 27°C dưới áp suất 99720(N/m 2 ) Tìm khối lượng riêng của khí
Câu 2: Tăng đồng thời nhiệt độ và áp suất của một khối khí lí tưởng từ 27 ∘ C lên 177 ∘ C và từ 100kPa lên 300kPa Hỏi khối lượng riêng của khối khí tăng bao nhiêu lần (làm tròn đến hàng đơn vị)?
Câu 3: Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phan-xi-păng cao 3140 m Biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg và nhiệt độ trên đình núi là 2 0 C Áp suất khí quyển ở chân núi là 760 mmHg Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (áp suất
760 mmHg và nhiệt độ 0 0 C) là 1,29 kg/m 3
Câu 4: Một vận động viên leo núi trong mỗi nhịp thở luôn luôn hít vào 2g không khí Biết rằng khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 101,3 kPa, nhiệt độ 0 0 C) là 1,29kg/m 3 Hỏi khi ở trên núi cao, tại đó không khí có áp suất là 79,8 kPa và nhiệt độ −13 0 C thì thể tích không khí mà người ấy phải hít vào trong mỗi nhịp thở gần giá trị nào nhất sau đây?
II Thay đổi thông số trạng thái khi khối lượng khí thay đổi
Câu 5: Người ta bơm không khí ở điều kiện tiêu chuẩn vào một bình có thể tích 5000 lít Sau nửa giờ bình chứa đầy khí ở nhiệt độ 24 ∘ C và áp suất 765mmHg Coi quá trình bơm diễn ra một cách đều đặn Khối lượng riêng của không khí ở đktc là 𝐷 = 1,29𝑘𝑔/𝑚 3 Xác định khối lượng khí bơm vào sau mỗi giây
Câu 6: Một phòng có kích thước 8 m × 5 m × 4 m Ban đầu không khí trong phòng ở điều kiện tiêu chuẩn, sau đó nhiệt độ của không khí tăng lên tới 10 ∘ C, trong khi áp suất là 78cmHg Biết khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 760mmHg, nhiệt độ 0 ∘ C) là 1,29 kg/m 3 Tính khối lượng không khí còn lại trong phòng
283 𝐷 2 ⟹ 𝐷 2 ≈ 1,277𝑘𝑔/𝑚 3 Khối lượng khí còn lại D2V1 = 1,277.8.5.4 ≈ 204,3kg
Câu 7: Cho biết khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (nhiệt độ 273K, áp suất 101,3 kPa) là 1,29 kg/m 3 Khối lượng không khí thoát ra khỏi một căn phòng có thể tích V = 60 m 3 khi ta tăng nhiệt độ của phòng từ T1 = 280K ở áp suất p1 = 103kPa đến T2 = 300K ở áp suất p2 110kPa là Δm Giá trị Δm gần giá trị nào nhất sau đây?
𝐷 2 ≈ 1,2747𝑘𝑔/𝑚 3 Khối lượng khí đã ra khỏi phòng (D1 – D2)V = (1,2789 – 1,2747).60 ≈ 0,25kg
Câu 8: Bình dung tích V = 4 lít chứa khí có áp suất p1 = 840mmHg Khối lượng tổng cộng của bình và khí là m1 = 546g Cho một phần khí thoát ra ngoài, áp suất giảm đến p2 = 735mmHg, nhiệt độ như cũ, khối lượng của bình và khí còn lại là m2 = 543g Tìm khối lượng riêng của khí trước và sau thí nghiệm
III Lực đẩy Acsimet tác dụng lên khí cầu
Câu 9: Một khí cầu có thể tích 𝑉 = 336𝑚 3 và khối lượng vỏ m = 84 kg được bơm không khí nóng tới áp suất bằng áp suất không khí bên ngoài Không khí nóng phải có nhiệt độ bằng bao nhiêu để khí cầu bắt đầu bay lên? Biết không khí bên ngoài có nhiệt độ 27 ∘ C và áp suất 1 atm; khối lượng mol của không khí là 29.10 −3 kg/mol
Kí hiệu: không khí ngoài (1), không khí nóng (2) Để khí cầu bắt đầu bay lên thì lực đẩy Acsimet = trọng lượng vỏ + trọng lượng khí nóng
Câu 10: Một quả cầu có thể tích V = 0,1m 3 được làm bằng giấy mỏng Quả cầu có một lỗ hở nhỏ bên dưới và qua lỗ hở này người ta có thể đốt nóng không khí trong quả cầu đến nhiệt độ T2 = 340K, còn nhiệt độ của không khí xung quanh là T1 = 290K Áp suất của không khí bên trong và bên ngoài quả cầu bằng nhau và có giá trị là 100 kPa Coi không khí như một chất khí thuần nhất có khối lượng riêng bằng 1,29 kg/m 3 ở điều kiện tiêu chuẩn (p0 = 1,013.10 5 Pa;T0 = 273K) Khối lượng vỏ bằng giấy của quả cầu là m Để quả cầu có thể bay lên thì m lớn nhất gần giá trị nào nhất sau đây?
𝐷 2 ≈ 1,0225𝑘𝑔/𝑚 3 Để quả cầu bay lên thì lực đẩy Acsimet ≥ trọng lượng vỏ quả cầu + trọng lượng khí
Câu 11: Trong lò hơi, đốt cháy hoàn toàn mt(kg) than đá thì làm cho mn = 50 kg nước ở t1 = 10°C đi vào lò hơi chuyển hết thành hơi ở nhiệt độ sôi t2 = 197,4°C và có áp suất là p2 = 1,47.10 6 Pa Biết hiệu suất của lò là 80% và năng suất tỏa nhiệt của than là qt = 2,55.10 7 J/kg; nhiệt dung riêng của nước là c = 4190 J/kg.K; nhiệt hóa hơi của nước L = 2,3.10 6 (J/kg) Khối lượng riêng của hơi nước trong lò hơi nói trên là ρ(kg/m 3 ) Coi hơi nước như khí lí tưởng Giá trị của mt/ρ gần giá trị nào nhất sau đây?
Nhiệt lượng để tăng nhiệt độ của nước 𝑄 𝑛 = 𝑚 𝑛 𝑐∆𝑡 𝑛 = 50.4190 (197,4 − 10) = 39,2603 10 6 𝐽 Nhiệt hóa hơi của nước 𝑄 ℎℎ = 𝐿𝑚 𝑛 = 2,3 10 6 50 = 115.10 6 𝐽
HỖN HỢP KHÍ
Khí thứ nhất có áp suất p1, thể tích V1, nhiệt độ T1, số mol n1
Khí thứ hai có áp suất p2, thể tích V2, nhiệt độ T2, số mol n2
Hỗn hợp của 2 khí trên có áp suất p, thể tích V, nhiệt độ T, số mol n
𝑅𝑇 mà số mol hỗn hợp khí bằng tổng số mol các khí thành phần nên n = n1 + n2⟹ 𝑝𝑉
Nếu các khí ở trong cùng 1 bình kín, tức là V = V1 = V2 và T = T1 = T2 thì 𝑝 = 𝑝1 + 𝑝2 Đây cũng chính là nội dung của định luật Dalton đã giới thiệu ở dạng 5
Câu 1: Giả sử rằng bình chứa khoảng 10 lít, và nó chứa 4 mol khí heli và 1,1 mol khí oxy Nhiệt độ trong căn phòng này là khoảng 295 Kelvin Tổng áp suất bên trong bình là bao nhiêu
MPa (làm tròn đến 2 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Câu 2: Một bình có thể tích V = 20l chứa một hỗn hợp hidro và heli ở nhiệt độ t = 20 ∘ C và áp suất p 200kPa Khối lượng của hỗn hợp là m = 5,00 g Tìm khối lượng của mỗi chất khí trong hỗn hợp
Câu 3: Trong một bình hỗn hợp m1 gam nito và m2 gam hidro Ở nhiệt độ T nito N2 phân li hoàn toàn thành khí đơn nguyên tử, còn độ phân li của hiđrô H2 không đáng kể; áp suất trong bình là p Ở nhiệt độ 2T thì cả hiđrô cũng phân li hoàn toàn, áp suất là 3p Tính tỉ số 𝑚 1
Bảo toàn nguyên tố N và H được {𝑛 𝑁 = 2𝑛 𝑁 2
II Nối bình chứa khí
Câu 4: Hai bình có thể tích bằng nhau chứa cùng một loại khí ở áp suất p1 và p2, nhiệt độ tuyệt đối T1 và T2 tương ứng Khi nối các bình, khí đạt đến áp suất chung p và nhiệt độ chung T Tỷ số p/T bằng
Câu 5: Hai bóng đèn thủy tinh giống hệt nhau được nối với nhau bằng một ống thủy tinh mỏng Khí được nạp vào các bóng đèn này tại điều kiện tiêu chuẩn Nếu đặt một bóng đèn vào nước đá và một bóng đèn khác đặt vào bồn nước nóng thì áp suất của khí tăng gấp 1,5 lần Nhiệt độ của nước nóng sẽ là
Câu 6: Có ba bình thể tích V1 = V, V2 = 2V, V3 = 3V, thông với nhau nhưng cách nhiệt đối với nhau
Ban đầu các bình chứa khí ở cùng nhiệt độ T0 và áp suất p0 Người ta hạ nhiệt độ bình 1 xuống 0,5T0 và nâng nhiệt độ bình 2 lên 1,5T0, bình 3 lên 2T0 Tính áp suất mới trong các bình
ĐỒ THỊ TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG
(3) bằng hai đẳng quá trình: đẳng quá trình (1) → (2), đẳng quá trình (2) → (3) như hình vẽ Biết nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (1) là T1 = 200 K Nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (3) bằng
Câu 2: Một lượng khí xác định biến đổi theo các quá trình (1) - (2) -
- (4) như hình vẽ Biết nhiệt độ của chất khí ở trạng thái (1) là
𝑇1 = 600 K Nhiệt độ của chất khí này ở trạng thái (4) là
Câu 3: Cho đồ thị biến đổi trạng thái của một lượng khí lí tưởng từ 1 đến 2
Hỏi nhiệt độ T2 bằng bao nhiêu lần nhiệt độ T1?
Câu 4: Một khí lí tưởng thực hiện chu trình biến đổi trạng thái (1) → (2) → (3) → (4) → (1) như hình vẽ
Với (1) → (2) song song với (3) → (4) và song song với
𝑂𝑇 Biết nhiệt độ tại các trạng thái (1) và (3) và 𝑇1 và
𝑇3 Nhiệt độ của chất khí này tại trạng thái (2) là
Câu 5: Quá trình giãn nở của một lượng khí lí tưởng khối lượng
𝑚 ở áp suất 𝑝 được biểu diễn bằng đường (1) như hình vẽ
Quá trình giãn nở của cùng một loại khí lí tưởng trên, nhưng khối lượng 2𝑚 và ở áp suất 2𝑝 được biểu diễn bằng đường
D Không đáp án nào đúng
𝑝𝑀 𝑇 ⇒ nếu tăng m và p lên gấp đôi thì hệ số góc 𝑚𝑅
Câu 6: Sự giãn nở của một lượng khí lí tưởng 𝑚 ở áp suất không đổi 𝑝 được biểu diễn bằng đường thẳng 𝐷 Quá trình giãn nở của cùng một loại khí lí tưởng có khối lượng 2𝑚 và áp suất 1
2 được thể hiện bởi đường thẳng
𝑝𝑀 ↑ 4 Ban đầu độ dốc 2 thì lúc sau độ dốc là 2.4 = 8 thể hiện bởi đường thẳng A
Câu 7: Một mol khí lí tưởng thực hiện chu trình 1-2-3-4 như hình vẽ, trong đó: V1 = 32 lít; T1 = 546 K; T2 = 650 K; T3 00 K Áp suất của chất khí ở trạng thái 3 có giá trị là
Câu 8: Một mol khí lý tưởng thực hiện một chu trình 1 - 2 - 3 - 4 (hình vẽ) Áp suất p1, p2, p3, p4 lần lượt nhận các giá trị sau?
ÁP SUẤT VÀ ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ KHÍ
Khối lượng 1 phân tử khí là m = 𝑀
𝑁 𝐴 với M là khối lượng mol và số Avogadro NA ≈6,02.10 23
Mật độ phân tử là 𝜇 = 𝑁
𝑉 với N là số phân tử khí trong thể tích V Khối lượng riêng của khí là D = 𝜇𝑚 Áp suất khí 𝑝 = 1
𝑁 𝐴≈1,38.10 -23 J/K Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí 𝑊 𝑑 = 1
Tốc độ căn quân phương là vc = √𝑣 2 =√ 3𝑘𝑇
Tốc độ trung bình là 𝑣̅ = √ 8𝑘𝑇
I Mật độ phân tử khí
Câu 1: Có 1 g khí hidro được đựng trong bình có thể tích 4l Mật độ phân tử của chất khí đó là:
Câu 2: Ở một độ cao so với mặt đất thì áp suất không khí vào khoảng 30,6 kPa, còn nhiệt độ là
230K Mật độ phân tử của không khí tại độ cao đó gần giá trị nào nhất sau đây?
A 9,6.10 24 phân tử/m 3 B 5,8.10 24 phân tử/m 3 C 7,6.10 24 phân tử/m 3 D 7,2.10 24 phân tử/m 3
Hướng dẫn p = μkT ⟹ 30,6.10 3 = μ 1,38 10 −23 230 ⟹ μ ≈ 9,6 10 24 (phân tử/m 3 )
Câu 3: Một hỗn hợp khí hêli và argon ở áp suất p = 152.10 3 (N/m 2 ) và nhiệt độ T = 300K, khối lượng riêng D = 2(kg/m 3 ) Mật độ phân tử hêli trong hỗn hợp bằng bao nhiêu? (lấy đơn vị
10 23 phân tử/m 3 và làm tròn đến hàng đơn vị) Biết He = 4, Ar = 40
Xét V = 1m 3 hỗn hợp khí có khối lượng m = DV = 2000g ⟹ 4nHe + 40 nAr = 2000 (1)
Từ (1) và (2) ⟹ nHe ≈12,157mol và nAr ≈ 48,784mol
II Áp suất khí và tốc độ căn quân phương
Câu 4: Ở nhiệt độ phòng và áp suất 10 5 Pa, không khí có khối lượng riêng khoảng 1,29 kg/m 3
Xác định giá trị trung bình của bình phương tốc độ các phân tử không khí (lấy đơn vị
10 4 m 2 /s 2 và làm tròn kết quả đến hàng đơn vị)
Câu 5: Khối lượng riêng của một chất khí bằng 6 10 −2 kg/m 3 , vận tốc căn quân phương của chúng là
500 m/s Áp suất mà khí đó tác dụng lên thành bình là:
Câu 6: Khối lượng riêng của một chất khí ở áp suất 300mmHg là 0,3 kg/m 3 Vận tốc căn quân phương của các phân tử khí khi đó gần bằng:
Câu 7: Số phân tử khí hydro chứa trong 1 m 3 có áp suất 200mmHg và vận tốc căn quân phương
A 4 10 24 phân tử B 4 10 21 phân tử C 10 28 phân tử D 10 25 phân tử
Câu 8: Khối lượng phân tử H2 là 3,3.10 −24 g Biết rằng trong 1s, có 10 23 phân tử H2 với vận tốc 1000 m/s đập vào 1 cm 2 thành bình theo phương nghiêng 30° với thành bình Áp suất khí lên thành bình bằng bao nhiêu N/m 2 ?
Xét 1 phân tử khí H2 có biến thiên động lượng bằng xung lực của lực:
𝑆∆𝑡 Áp suất do khí H2 tác dụng lên thành bình là
III Động năng tịnh tiến trung bình
Câu 9: Tìm động năng trung bình của chuyển động nhiệt của các phân tử khí lý tưởng có một nguyên tử ở nhiệt độ 27 ∘ C
Câu 10: Để động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí bằng 1,0eV thì nhiệt độ của khối khí đó bằng bao nhiêu K (làm tròn đến hàng đơn vị)? Lấy 1eV = 1,6 10 −19 J
Câu 11: Một bình dung tích 7,5 lít chứa 24 g khí ôxi ở áp suất 2,5.10 5 (N/m 2 ) Tính động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí ôxi (lấy đơn vị 10 −21 J và làm tròn đến hàng đơn vị)
Câu 12: Tính trung bình của bình phương tốc độ trong chuyển động nhiệt của phân tử khí helium có khối lượng mol là 4 g/mol ở nhiệt độ 320 K (lấy đơn vị 10 6 m 2 /s 2 và làm tròn kết quả đến hàng đơn vị) Coi các phân tử khí là giống nhau
Câu 13: Biết khối lượng mol của không khí là 29 g/mol Vận tốc căn quân phương của các phân tử không khí ở nhiệt độ 17 ∘ C là:
Câu 14: Xét khối khí chứa trong một bình kín, biết mật độ động năng phân tử (tổng động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí trong 1 m 3 thể tích khí) có giá trị 10 −4 J/m 3 Tính áp suất của khí trong bình (lấy đơn vị 10 −5 Pa và làm tròn đến 2 chữ số sau dấu phẩy thập phân)
Câu 15: Một chất khí mà các phân tử có tốc độ trung bình là 1760(m/s) ở 0°C Tốc độ trung bình của các phân tử khí này ở nhiệt độ 1000°C bằng bao nhiêu km/s (làm tròn đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Câu 16: Căn bậc hai của trung bình bình phương tốc độ phân tử của một lượng khí lí tưởng là 𝑣 √𝑣̅̅̅̅ 2 Nếu nhiệt độ của lượng khí tăng gấp đôi thì giá trị này là
Câu 17: Ở nhiệt độ nào căn bậc hai của trung bình bình phương tốc độ các phân tử khí oxygen (O2) đạt tốc độ vũ trụ cấp I(7,9 km/s)?
IV Nội năng khí lí tưởng đơn nguyên tử
Khí lí tưởng bỏ qua thế năng tương tác nên nội năng bằng tổng động năng của các phân tử khí Với khí lí tưởng đơn nguyên tử thì chỉ gồm động năng tịnh tiến (không có động năng quay) nên
Chú ý: Khí đơn nguyên tử như là khí He, khí lưỡng nguyên tử như là O2 (gồm 2 nguyên tử O), khí đa nguyên tử như là CH4 (gồm nhiều nguyên tử)
Câu 18: Tổng động năng trung bình của 1 kg khí hêli ở nhiệt độ 1000 K là:
Câu 19: Bình thể tích 10l chứa khí đơn nguyên tử có mật độ 𝜇 = 3.10 24 𝑚 −3 Động năng trung bình của
76 nguyên tử là 5.10 −21 J Nội năng của khí trong bình bằng bao nhiêu J?
Câu 20: Một bình kín có dung tích 10,0 lít chứa một khối khí đơn nguyên tử ở áp suất p 10 −11 mmHg Nội năng của khí chứa trong bình bằng bao nhiêu nJ (làm tròn đến 2 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?
Câu 21: Tìm áp suất của khối khí lý tưởng đơn nguyên tử trong 1 bình 2 lít, biết nội năng của khí là 300J
Câu 22: Người ta thực hiện công A = 124,65 J lên 2 mol khí lý tưởng đơn nguyên tử thì nhiệt độ của khối khí tăng thêm bao nhiêu độ? Biết trong quá trình đó không có sự truyền nhiệt
Câu 23: Xác định độ biến thiên nội năng của khối khí đơn nguyên tử từ trạng thái (V1 = 10 lít, p1 = 1, 5.10 5 Pa) đến (V2 = 20 lít, p2 = 0,5 10 5 Pa)
ÁP DỤNG NGUYÊN LÍ I NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC CHO KHÍ LÍ TƯỞNG
LƯỢNG CHẤT
Câu 1: Một bình kín chứa 3,01 10 23 nguyên tử khí heli ở nhiệt độ 0 ∘ C và áp suất 1 atm a) 1 mol khí heli có khối lượng là 2 gam b) Số mol khí trong bình là 0,5 mol c) Khối lượng khí trong bình là 1 gam d) Thể tích của bình là 11,2 m 3
Nhiệt độ 0oC và áp suất 1atm là ở điều kiện tiêu chuẩn
QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT
lượng khí xác định khi nhiệt độ được giữ không đổi a) Bộ phận số (3) là pit-tông b) Bộ phận số (5) là chân đế c) Bộ phận số (2) là pit-tông d) Bộ phận số (1) là áp kế
Bộ phận (3) là áp kế ⟹ a) Sai
Bộ phận số (5) là đế 3 chân ⟹ b) Đúng
Bộ phận số (2) là pit-tông ⟹ c) Đúng
Bộ phận số (1) là xilanh ⟹ d) Sai
Bộ phận số (4) là trụ thép
Câu 2: Cho các phát biểu về đường đẳng nhiệt: a) Đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p, V) là một cung hypebol b) Đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (V, T) là một đoạn thẳng song song với trục OT c) Đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p, T) là một đoạn thẳng vuông góc với trục Op d) Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng nhiệt là giống nhau
Hướng dẫn a) Đúng b) Sai vì phải song song với trục OV c) Sai vì phải là vuông góc với trục OT d) Sai vì T khác nhau thì các đường đẳng nhiệt khác nhau
Câu 3: Một khối khí khi đặt ở điều kiện tiêu chuẩn (trạng thái A) Nén khí và giữ nhiệt độ không đổi đến trạng thái B Đồ thị áp suất theo thể tích được biểu diễn như hình vẽ: a) Số mol của khối khí ở điều kiện tiêu chuẩn là 0,1 mol b) Thể tích khí ở trạng thái B là 1,12 lít c) Đường biểu diễn quá trình nén đẳng nhiệt là một cung hypebol AB d) Khi thể tích của khối khí là 1,4 lít thì áp suất là 1,5 atm
Câu 4: Người ta dùng một bơm tay có ống bơm dài 50 cm và đường kính trong 4 cm để bơm không khí vào một túi cao su sao cho túi phồng lên Sau 40 lần bơm thì không khí trong túi có thể tích là 6,28 lít Biết áp suất khí quyển là 1 atm và coi nhiệt độ của không khí được bơm vào túi không đổi Lấy 𝜋 = 3,14 a) Mỗi lần bơm ta đưa vào quả bóng 0,628 lít khí b) Sau 40 lần bơm ta đưa vào quả bóng 50,24 lít khí c) Sau 40 lần bơm lượng khí đưa vào quả bóng được nén còn 6,28 lít d) Áp suất khí trong quả bóng sau 40 lần bơm là 4 atm
Thể tích khí mỗi lần bơm là 𝑉 0 = 𝜋𝑟 2 ℎ = 𝜋2 2 20 ≈ 628𝑐𝑚 3 = 0,628𝑙 ⟹ a) Đúng
Thể tích 40 lần bơm là 40𝑉 0 = 40.0,628 = 25,12𝑙 ⟹ b) Sai c) Đúng Đẳng nhiệt ⟹ 𝑝 1 𝑉 1 = 𝑝 2 𝑉 2 ⟹ 1.25,12 = 𝑝 2 6,28 ⟹ 𝑝 2 = 4𝑎𝑡𝑚 ⟹ d) Đúng
Câu 5: Một lượng khí có thể tích 240 cm 3 chứa trong một xilanh có pittong đóng kín, diện tích của đáy pit-tông là 24 cm 2 (Hình vẽ) Áp suất khí trong xi lanh bằng áp suất ngoài và bằng 100kPa Bỏ qua ma sát giữa pit-tông và thành xilanh Coi các quá trình xảy ra là đẳng nhiệt a) Khi pit-tông dịch chuyển sang trái 2 cm thì thể tích khí tăng b) Khi pit-tông dịch chuyển sang phải 2 cm thì thể tích khí giảm c) Để pit-tông dịch chuyển sang trái 2 cm cần một lực 60 N d) Để pit-tông dịch chuyển sang phải 2 cm cần một lực 40 N
Khi pit-tông dịch chuyển sang trái 2 cm thì thể tích khí giảm ⟹ a) Sai
Khi pit-tông dịch chuyển sang phải 2 cm thì thể tích khí tăng ⟹ b) Sai p V T = const
𝑝 2 = 250/3 𝑘𝑃𝑎 Điều kiện pittong cân bằng
BÀI 3: QUÁ TRÌNH ĐẲNG ÁP VÀ ĐẲNG TÍCH Câu 1: Hình vẽ là đồ thị biểu diễn sự biến đổi trạng thái của một lượng khí lí tưởng trong hệ tọa độ (p, V) a) Từ (1) sang (2) là quá trình đẳng tích b) Từ (2) sang (3) là quá trình đẳng áp c) Từ (1) sang (2) áp suất giảm d) Từ (2) sang (3) thể tích giảm
Từ (1) sang (2) áp suất tăng ⟹ c) Sai
Từ (2) sang (3) thể tích tăng ⟹ d) Sai
Câu 2: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của thể tích một khối khí lí tưởng xác định, theo nhiệt độ như hình vẽ: a) Trong quá trình biến đổi, áp suất của khối khí không đổi b) Điểm B có tung độ bằng 100 cm 3 c) Khối khí có thể tích bằng 150 cm 3 khi nhiệt độ khối khí bằng 130 ∘ C d) Điểm A có hoành độ bằng −273 ∘ C
Hướng dẫn a) Đúng Đẳng áp 𝑉
Câu 3: Một khối khí lí tưởng ở trạng thái (1) được xác định bởi các thông số p1 = 1 atm; V1 = 4𝑙; T1 300 K Người ta cho khối khí biến đổi đẳng áp tới trạng thái (2) có T2 = 600 K và V2 Sau đó biến đổi đẳng nhiệt tới trạng thái (3) có V3 = 2𝑙 thì ngừng a) Áp suất của khối khí tại trạng thái (2) là 2 atm b) Thể tích của khối khí tại trạng thái (2) là 8 lít c) Áp suất của khối khí tại trạng thái (3) là 4 atm d) Đồ thị biểu diễn khối khí trong hệ tọa độ (p, V) từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) là một đoạn thẳng đi qua gốc tọa độ, từ trạng thái (2) sang trạng thái (3) là một đoạn đường hypebol
(3) p3 2 l 600 K Áp suất của khối khí tại trạng thái (2) là 1 atm ⟹ a) Sai
Từ (1) sang (2) là đẳng áp 𝑉 1
Từ (2) sang (3) là đẳng nhiệt 𝑝 2 𝑉 2 = 𝑝 3 𝑉 3 ⟹ 1.8 = 𝑝 3 2 ⟹ 𝑝 3 = 4𝑎𝑡𝑚 ⟹ c) Đúng Đồ thị biểu diễn khối khí trong hệ tọa độ (p, V) từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) song song với trục OV ⟹ d) Sai
Câu 4: Một khối khí lí tưởng trong xilanh được biến đổi qua các giai đoạn như đồ thị hình vẽ bên a) Từ (1) sang (2) là quá trình đẳng tích b) Từ (2) sang (3) là quá trình đẳng áp c) Nhiệt độ ở trạng thái (2) là 600 K d) Nếu thể tích ban đầu ở trạng thái (1) của khối khí là 12 lít thì thể tích của khí ở trạng thái (3) là 18 lít
Câu 5: Một lọ giác hơi (được cơ sở điều trị bằng phương pháp cổ truyền sử dụng) do chênh lệch áp suất trong và ngoài lọ nên dính vào bề mặt da lưng của người bệnh, điều này được tạo ra bằng cách ban đầu lọ được hơ nóng bên trong và nhanh chóng úp miệng hở của lọ vào vùng da cần tác động Tại thời điểm áp vào da, không khí trong lọ được làm nóng đến nhiệt độ t = 353 ∘ C và nhiệt độ của không khí môi trường xung quanh là t0 = 27, 0 ∘ C Áp suất khí quyển p0 = 10 5 Pa Diện tích phần miệng hở của lọ là S = 28,0 cm 2 Bỏ qua sự thay đổi thể tích không khí trong bình (do sự phồng của bề mặt phần da bên trong miệng hở của lọ) a) Áp suất khí trong lọ được áp vào da, khi có nhiệt độ bằng nhiệt độ của môi trường là
4, 8.10 4 Pa b) Lực hút tối đa lên mặt da là 156 N c) Thực tế, do bề mặt da bị phồng lên bên trong miệng của lọ nên thể tích khí trong lọ bị giảm
Chênh lệch áp suất khí trong lọ và ngoài lọ là 5,3 10 4 Pa d) Chênh lệch áp suất trong và ngoài lọ giác hơi tạo lực hút làm máu dưới da tăng cường đến nơi miệng lọ giác hơi bám vào, từ đó tạo ra tác dụng lưu thông khí huyết, kích thích hệ thống miễn dịch giúp cơ thể đối phó với vi khuẩn, virus.
BÀI 4: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG Câu 1: Cho 3 bình có cùng dung tích ở cùng nhiệt độ chứa các khí như sau:
I Bình (1) chứa 4 gam khí hiđrô
II Bình (2) chứa 22 gam khí cacbonic
III Bình (3) chứa 7 gam khí nitơ a) Số mol của bình (2) là 0,05 mol b) Số mol của bình (3) là 0,25 mol c) Bình (1) có áp suất lớn nhất d) Bình (2) có áp suất nhỏ nhất
Câu 2: Một thùng có dung tích 20 lít chứa 0,225 kg heli tại nhiệt độ là 18 ∘ C a) Có 56,25 mol heli trong thùng b) Số phân tử khí heli trong thùng là 3,39.10 25 c) Áp suất trong thùng là 6,8.10 6 Pa d) Áp suất trong thùng là 6,8 atm
ÁP SUẤT VÀ ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ KHÍ
(1) có nhiệt độ 400 K, áp suất 2,4 atm đến trạng thái
(2) có nhiệt độ 800 K a) Áp suất của khối khí khi kết thúc quá trình (trạng thái 2) là 4,8 atm b) Đồ thị biến đổi khối khí trong hệ tọa độ (p, T) như hình H1 c) Đồ thị biến đối khối khí trong hệ tọa độ (V, T) như hình H2 d) Công của khối khí thực hiện được trong quá trình đẳng tích là bằng 0
Nhiệt độ thay đổi ⟹ c) Sai
Câu 2: Một khối khí có thể tích V1 = 4 lít, áp suất p = 2 10 5 Pa và nhiệt độ t1 = 57 ∘ C nhận công 40 J và bị nén đẳng áp a) Khối khí thực hiện một công có giá trị 40 J b) Thể tích của khí sau khi nén bằng 3,9 lít c) Nhiệt độ của khối khí sau khi nén bằng 313,5 C d) Đồ thị biểu diễn khối khí trong hệ tọa độ (p, V) có diện tích phần dưới bằng độ lớn công mà khối khí nhận được
Khối khí nhận công có giá trị 40J ⟹ a) Sai
Câu 3: Một khối khí có áp suất p1 = 3.10 3 Pa, thể tích V1 = 0,005 m 3 , nhiệt độ t1 = 27 ∘ C Được nung nóng đẳng áp đến nhiệt độ t2 = 177 ∘ C a) Áp suất của khí tại trạng thái (2) bằng áp suất của khí tại trạng thái (1) b) Thể tích của khí ở trạng thái (2) bằng 7,5 10 −3 m 3 c) Công mà khối khí thực hiện được có độ lớn bằng 7,5 J d) Nếu nhiệt lượng mà khí nhận được là 20 J thì độ biến thiên nội năng của khí là 27,5 J
Câu 4: Một chiếc xe tải vượt qua sa mạc Sahara Chuyến đi bắt đầu vào sáng sớm khi nhiệt độ là 3,0 o C
Thể tích khí chứa trong mỗi lốp xe là 1,50 m 3 và áp suất trong các lốp xe là 3,42 10 5 Pa Coi
