CHƯƠNG V: CHẤT KHÍ A. Kiến thức cơ bản Bài 28: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử I. Nội dung cấu tạo chất − Ở thể khí, lực tương tác giữa các phân tử rất yếu nên các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. − Ở thể rắn, lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh nên giữ được các phân tử ở các vị trí cân bằng xác định, làm cho chúng chỉ có thể dao động xung quanh vị trí này. − Ở thể lỏng, lực tương tác giữa các phân tử lớn hơn ở thể khí nhưng nhỏ hơn ở thể rắn, nên các phân tử dao động xung quanh các vị trí cân bằng có thể di chuyển được. So sánh Thể khí Thể lỏng Thể rắn Loại phân tử Giống nhau Giống nhau Giống nhau Tương tác phân tử Rất nhỏ Lớn Rất lớn Chuyển động phân tử Tự do về mọi phía Dao động quanh các vị trí cân bằng di chuyển Dao động quanh các vị trí cân bằng cố định II. Thuyết động học phân tử − Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. − Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động này cáng nhanh thì nhiệt độ chất khí càng cao. − Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình. III. Định nghĩa khí lí tưởng Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm gọi là khí lí tưởng. B.Bài Tập Câu 1. Khi khoảng cách giữa các phân tử rất nhỏ, thì giữa các phân tử A. chỉ có lực đẩy. B. có cả lực hút và lực đẩy, nhưng lực đẩy lớn hơn lực hút. C. chỉ lực hút. D. có cả lực hút và lực đẩy, nhưng lực đẩy nhỏ lực hút. Câu 2. Tính chất nào sau đây không phải là chuyển động của phân tử vật chất ở thể khí? A. Chuyển động hỗn loạn. B. Chuyển động hỗn loạn và không ngừng. C. Chuyển động không ngừng. D . Chuyển động hỗn loạn xung quanh các vị trí cân bằng cố định. Câu 3. Tính chất nào sau đây không phải là của phân tử ở thể khí? A. chuyển động không ngừng. B. chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao. C. Giữa các phân tử có khoảng cách. D . Có lúc đứng yên, có lúc chuyển động. Câu 4. Nhận xét nào sau đây không phù hợp với khí lí tưởng? A. Thể tích các phân tử có thể bỏ qua. B. Các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm. C. Các phân tử chuyển động càng nhanh khi nhiệt độ càng cao. D. Khối lượng các phân tử có thể bỏ qua. Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôilơ – Ma - ri -ốt A. Kiến thức cơ bản 1. Các thông số trạng thái của một lượng khí: áp suất p, thể tích V & nhiệt độ tuyệt đối T 2. Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái khi nhịêt độ không đổi. 3. Định luật Bôilơ – Ma – ri – ôt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. =PV hằng số 4. Trong hệ toạ độ (p,V) đường đẳng nhiệt là đường hypebol. B.Bài Tập Câu 5. Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình A. Đẳng nhiệt. B. Đẳng tích. C. Đẳng áp. D. Đoạn nhiệt. Câu 6. Trong các đại lượng sau đây, đại lượng nào không phải là thông số trạng thái của một lượng khí? A. Thể tích. B. Khối lượng. C. Nhiệt độ tuyệt đối. D. Áp suất. Câu 7. Một lượng khí xác định, được xác định bởi bộ ba thông số: A. áp suất, thể tích, khối lượng. B. áp suất, nhiệt độ, thể tích. C. thể tích, khối lượng, nhiệt độ. D. áp suất, nhiệt độ, khối lượng. Câu 8. Hệ thức nào sau đây là hệ thức của định luật Bôilơ. Mariốt? A. 1221 VpVp = . B. = V p hằng số. C. =pV hằng số. D. = p V hằng số. Bài 1: Một bình có dung tích 5 lít chứa 0,5mol khí ở nhiệt độ 0 0 C. Áp suất trong bình là: A. 2,42atm B. 2,24atm C. 2,04atm D. 4,02atm O p V Giải: Do 0,5mol khí ở 0 0 C và áp suất là 1atm chiếm thể tích : lV 2,114,22.5,0 1 == nếu chứa trong bình dung tích V 2 =5 lít Theo định luật Bôilơ-Mariốt: 2211 VPVP = .24,2 5 2,11.1 . 2 11 2 atm V VP P ===⇒ Bài 2: Nén khối khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích 4 lít thì áp suất của khối khí là: A. không thay đổi B. giảm 2,5 lần C. tăng 2,5 lần D. tăng gấp đôi Giải: Theo định luật Bôilơ-Mariốt: 2211 VPVP = 111 2 1 2 .5,2. 4 10 . PPP V V P ===⇒ 2. Bài tập tự giải: Bài 1: Dưới áp suất 1000N/m một lượng khí có thể tích 10 lít, dưới áp suất 5000N/m thì thể tích của khí đó là A. 1 lít B. 1,5 lít C. 2 lít D. 2,5 lít Bài 2: Một khối khí có thể tích 5lít được nén đẳng nhiệt dưới áp suất 10at. Thể tích của lượng khí trên ở áp suất 5at là A. 1at B. 5at C. 10at D. 15at Bài 3: Một khối khí được nén đẳng nhiệt: nếu thể tích khí giảm 8 lít thì áp suất tăng lên 0,4at, nếu thể tích lúc đầu là 48 lít thì áp suất là: A. 1at B. 2at C. 3at D. không có giá trị nào Bài 4: Một khối khí đựơc nén đẳng nhiệt từ thể tích 6 lít đến 4 lít, áp suất khí tăng thêm 0,75at. Áp suất ban đầu của khí là: A. 1at. B. 1,5at C. 2,5at D. 5at Bài 30: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác – lơ A. Kiến thức cơ bản 1. Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi là quá trình đẳng tích. 2. Định luật Sác – lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. = T p hằng số 3. Trong hệ toạ độ (p,T) đường đẳng tích là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc toạ độ. B.Bài Tập Câu 9. Quá trình biến đổi trạng thái trong đó thể tích được giữ không đổi gọi là quá trình: A. Đẳng nhiệt. B. Đẳng tích. C. Đẳng áp. D. Đoạn nhiệt. Câu 10. Trong các hệ thức sau đây, hệ thức nào không phù hợp với định luật Sáclơ. A. p ~ T. C. = T p hằng số. B. p ~ t. D. 2 2 1 1 T p T p = Câu 11. Quá trình biến đổi trạng thái trong đó áp suất được giữ không đổi gọi là quá trình: A. Đẳng nhiệt. B. Đẳng tích. C. Đẳng áp. D. Đoạn nhiệt. 1. Ví dụ: Bài 1: Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ ở 27 0 C và dưới áp suất 0,6at. Khi đèn cháy sáng, áp suất khí trong đèn là 1at. Coi thể tích đèn là không đổi. Nhiệt độ trong đèn khi cháy sáng là: A. 222 0 C B. 227 0 C C. 272 0 C D. 727 0 C 6,0 1 273 273 1 2 1 2 = + + =⇒ t t P P Ct 0 2 227=⇒ Bài 2: Khi đun nóng đẳng tích một khối khí tăng thêm 2 0 C thì áp suất tăng thêm 180 1 so với áp suất ban đầu. Nhiệt độ ban đầu của khối khí là: A. 78 0 C B. 88 0 C C. 87 0 C D. 77 0 C - Áp dụng định luật Saclơ: 1 2 1 2 T T P P = KT 0 1 360=⇒ 2. Bài tập tự giải: Bài 1: Một khối khí ở nhiệt độ 0 0 C có áp suất là 700mmHg và thể tích không đổi. ở 30 0 C thì áp suất của khối khí trên là: A. 767mmHg B. 700mmHg C. 677mmHg D. 776mmHg p T(K) O Bài 2: Một chất khí ở nhiệt độ 0 0 C có áp suất 5atm, ở 273 0 C thì áp suất của chất khí trên là: A. 10atm B. 1atm C. 0,1atm D. không có giá trị nào Bài 3: Một khối khí ở nhiệt độ 0 0 C có áp suất là P 0 , cần đun nóng khối khí tới nhiệt độ nào để áp suất của khối khí trên tăng lên 3 lần: A. 456 0 C B. 564 0 C C. 546 0 C D. 645 0 C Bài 4: Khi đun nóng đẳng tích một khối khí lên thêm 20 0 C thì áp suất khối khí tăng thêm 170 1 so với áp suất khối khí ban đầu. Nhiệt độ khối khí ban đầu là: A. 67 0 C B. 76 0 C C. 26 0 C D. 62 0 C Bài 5: Áp suất khí trơ của bóng đèn tăng bao nhiêu lần khi đèn sáng, nếu nhiệt độ bóng đèn khi tắt là 25 0 C, khi sáng là 323 0 C ? A. tăng 2 lần B. tăng 3 lần C. tăng 4 lần D. không có giá trị nào Bài 31: Phương trình trạng thái khí lí tưởng A. Kiến thức cơ bản 1. Phương trình trạng thái khí lí tưởng: Xét lượng khí chuyển từ trạng thái 1 (p 1 , V 1 , T 1 ) sang trạng thái 2 (p 2 , V 2 , T 2 ) thông qua trạng thái trung gian 1 ’ (p ’ , V 2 , T 1 ). Ta có các phương trình: Từ hệ pt , ta được pt trạng thái khí lí tưởng: 2. Quá trình đẳng áp Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. B.Bài Tập Câu 12. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng: A. = T pV hằng số. B. pV~T. C. = V pT hằng số. D. T P = hằng số Câu 13. Câu nào sau đây nói về lực tương tác phân tử là không đúng? A. Lực phân tử chỉ đáng kể khi các phân tử ở rất gần nhau. B. Lực hút phân tử có thể lớn hơn lực đẩy phân tử. C. Lực hút phân tử không thể lớn hơn lực đẩy phân tử. D. Lực hút phân tử có thể bằng lực đẩy phân tử. Câu 14. Theo quan điểm chất khí thì không khí mà chúng ta đang hít thở là A. khi lý tưởng. B. gần là khí lý tưởng. C. khí thực. D. khí ôxi. Câu 15. 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 tăng tỉ lệ với nhiệt độ. C. Số phân tử trong đơn vị thể tích không đổi. D. Số phân tử trong đơn vị thể tích giảm tỉ lệ nghịch với nhiệt độ. Câu 16. Hệ thức nào sau đây phù hợp với định luật Bôilơ - Mariốt? A. 2211 VpVp = . B. 2 2 1 1 V p V p = . C. 2 1 2 1 V V p p = . D. p ~ V. Câu 17. Hệ thức nào sau đây phù hợp với định luật Sác – lơ. A. p ~ t. B. 1 2 1 2 p p T T = . C. = t p hằng số. D. 1 2 2 1 T T p p = Câu 18. Trong hệ toạ độ (p,T) đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng tích? A. Đường hypebol. B. Đường thẳng kéo dài thì đi qua gốc toạ độ. C. Đường thẳng kéo dài thì không đi qua gốc toạ độ. D. Đường thẳng cắt trục p tại điểm p = p 0 Câu 19. Quá trình nào sau đây có liên quan tới định luật Saclơ. 1 ' 2 2 T p T p = 211 'VpVp = =⇒= T pV T Vp T Vp 2 22 1 11 hằng số 2 2 1 1 21 T V T V pp =⇒= A. Qủa bóng bị bẹp nhúng vào nước nóng, phồng lên như cũ. B. Thổi không khí vào một quả bóng bay. C. Đun nóng khí trong một xilanh hở. D. Đun nóng khí trong một xilanh kín. Câu 20. Hệ thức nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng áp? A. = T V hằng số. B. V ~ T 1 . C. V ~ T . D. 2 2 1 1 T V T V = . Câu 21. Phương trình trạng thái tổng quát của khí lý tưởng là: A. = T pV hằng số. B. = V pT hằng số. C. = p VT hằng số. D. 2 12 1 21 T Vp T Vp = Câu 22. Trường hợp nào sau đây không áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng A. Nung nóng một lượng khí trong một bình đậy kín. B. Dùng tay bóp lõm quả bóng . C. Nung nóng một lượng khí trong một xilanh làm khí nóng lên, dãn nở và đẩy pittông dịch chuyển. D. Nung nóng một lượng khí trong một bình không đậy kín. Câu 23. Một xilanh chứa 100 cm 3 khí ở áp suất 2.10 5 Pa. Pit tông nén đẳng nhiệt khí trong xilanh xuống còn 50 cm 3 . Áp suất của khí trong xilanh lúc này là : A. 2. 10 5 Pa. B. 3.10 5 Pa. C. 4. 10 5 Pa. D. 5.10 5 Pa. Câu 24. Một lượng khí ở 0 0 C có áp suất là 1,50.10 5 Pa nếu thể tích khí không đổi thì áp suất ở 273 0 C là : A. p 2 = 10 5 . Pa. B.p 2 = 2.10 5 Pa. C. p 2 = 3.10 5 Pa. D. p 2 = 4.10 5 Pa. Câu 25. Một bình chứa một lượng khí ở nhiệt độ 27 0 C và ở áp suất 2.10 5 Pa. Nếu áp suất tăng gấp đôi thì nhiệt độ của khối khí là : A.T = 300 0 K B. T = 54 0 K C. T = 13,5 0 K. D. T = 600 0 K. Câu 26. Một bình kín chứa khí ôxi ở nhiệt độ 27 0 C và áp suất 10 5 Pa. Nếu đem bình phơi nắng ở nhiệt độ 177 0 C thì áp suất trong bình sẽ là: A. 1,5.10 5 Pa. B. 2. 10 5 Pa. C. 2,5.10 5 Pa. D. 3.10 5 Pa. Câu 27. Một cái bơm chứa 100cm 3 không khí ở nhiệt độ 27 0 C và áp suất 10 5 Pa. Khi không khí bị nén xuống còn 20cm 3 và nhiệt độ tăng lên tới 327 0 C thì áp suất của không khí trong bơm là: A. Pap 5 2 10.7= . B. Pap 5 2 10.8= . C. Pap 5 2 10.9= . D. Pap 5 2 10.10= Câu 28. Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm 3 khí ôxi ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 300 0 K. Khi áp suất là 1500 mmHg, nhiệt độ 150 0 K thì thể tích của lượng khí đó là : A. 10 cm 3 . C. 30 cm 3 . B. 20 cm 3 . D. 40 cm 3 . Câu 29. Một lượng khí đựng trong một xilanh có pittông chuyển động được. Các thông số trạng thái của lượng khí này là: 2 at, 15lít, 300K. Khi pittông nén khí, áp suất của khí tăng lên tới 3,5 at, thể tích giảm còn 12lít. Nhiệt độ của khí nén là : A. 400K. C. 600K. D.150K. B.420K. Câu 30. Dưới áp suất 10 5 Pa một lượng khí có thể tích là 10 lít. Nếu nhiệt độ được giữ không đổi và áp suất tăng lên 1,25. 10 5 Pa thì thể tích của lượng khí này là: A. V 2 = 7 lít. B. V 2 = 8 lít. C. V 2 = 9 lít. D. V 2 = 10 lít. 1. Ví dụ: Bài 1: Một khối khí được đem dãn nở đẳng áp từ nhiệt độ 32 0 C đến 117 0 C thì thể tích khối khí tăng lên 1,7 lít. Thể tích khối khí trước và sau khi dãn nở là: A. 6,1l-7,8lít B. 6,8l-7,1lít C. 1,6l-8,7lít D. 6,0l-7,7lít Giải: - Quá trình trên là quá trình biến đổi đẳng tích. - Theo định luật Gay-Luyxac: 1 2 1 2 T T V V = 305 380 27332 273117 7,1 1 1 = + + = + ⇔ V V lV 1,6 1 =⇒ - Thể tích của khối khí sau khi dãn nở là: lVV 8,77,11,67,1 12 =+=+= Bài 2: Một bình chứa khí nén ở nhiệt độ 27 0 C dưới áp suất 40at. Áp suất sẽ ra sao khi một nữa khối lượng khí trong bình thoát ra ngoài và nhiệt độ bình hạ xuống 12 0 C ? A. 66at. B. 67at. C. 76at. D. không có giá trị nào. Bài 2: Ở nhiệt độ 29 0 C một khối khí chiếm thể tích V 1 =150cm 2 . Ở nhiệt độ 180 0 C khối khí sẽ chiếm một thể tích là: A. 522cm 3 B. 225cm 3 C. 252cm 3 D. một giá trị khác Bài 3: Ở nhiệt độ 273 0 C thể tích của một lượng khí là 10 lít, thể tích lượng khí đó ở nhiệt độ 546 0 C khi áp suất khối khí không đổi là: A. 5 lít B. 10 lít C. 15 lít D. 20 lít Bài 4: Trước khi nén hỗn hợp khí trong xilanh của một động cơ có áp suất 0,8at, nhiệt độ 50 0 C. Sau khi nén, thể tích giảm 5 lít, áp suất là 8at. Nhiệt độ khí sau khi nén là: A. 373 0 C B. 737 0 C C. 337 0 C D. 37,3 0 C Bài 6: Một bình chứa khí nén ở nhiệt độ 27 0 C dưới áp suất 40at, áp suất sẽ ra sao khi một nữa khối lượng khí trong bình thoát ra ngoài và nhiệt độ bình hạ xuống 12 0 C. A. giảm 12 lần B. tăng 12 lần C. giảm 21 lần D. tăng 21 lần Bài 7: Trong một bình kín chứa 2 lít hỗn hợp khí dưới áp suất 1at và nhiệt độ 47 0 C, nén hỗn hợp khí trên còn 0,2 lít và áp suất tăng lên 15at. Nhiệt độ của hỗn hợp khí sau khi nén là: A. 207 0 C B. 200 0 C C. 132 0 C D. 20,7 0 C . và áp suất 10 5 Pa. Nếu đem bình phơi nắng ở nhiệt độ 177 0 C thì áp suất trong bình sẽ là: A. 1,5 .10 5 Pa. B. 2. 10 5 Pa. C. 2,5 .10 5 Pa. D. 3 .10 5 Pa. Câu 27. Một cái bơm chứa 100 cm 3 không. D. 5 .10 5 Pa. Câu 24. Một lượng khí ở 0 0 C có áp suất là 1,50 .10 5 Pa nếu thể tích khí không đổi thì áp suất ở 273 0 C là : A. p 2 = 10 5 . Pa. B.p 2 = 2 .10 5 Pa. C. p 2 = 3 .10 5 . xilanh chứa 100 cm 3 khí ở áp suất 2 .10 5 Pa. Pit tông nén đẳng nhiệt khí trong xilanh xuống còn 50 cm 3 . Áp suất của khí trong xilanh lúc này là : A. 2. 10 5 Pa. B. 3 .10 5 Pa. C. 4. 10 5 Pa.