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.. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ-MARIỐT ĐẲNG NHIỆ
Trang 1CHẤT KHÍ
Đối với một khối lượng khí xác định Phương trình Mendeleep-Clapayrong: ; R=8,31J/molK=0,082atm.lit/molK=0,084at.lit/molK
Phương trình trạng thái KLT: với p: áp suất ; V: thể tích;
: nhiệt độ tuyệt đối
Định luật Boilơ –
Marriot
T1 = T2 : đẳng nhiệt
Định luật Saclơ
V1 = V2 : đẳng tích
Định luật Gay – Luysac
p1 = p2 : đẳng áp
p tỉ lệ nghịch với V p tỉ lệ thuận với T0K
p tỉ lệ với t0C
V tỉ lệ thuận với T0K
V tỉ lệ với t0C
0
p
V 0
V
T
p
T
p
V 0
p
V
p
V 0
V
p
T
Trang 2CÁC DẠNG TOÁN CƠ BẢN VỀ CHẤT KHÍ
Trang 31 Đồ thị biến đổi trạng thái khí:
VD1: Cho đồ thị biểu diễn các quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí
lý tưởng xác định Đọc tên các đẳng quá trình và vẽ lại đồ thị
trong các hệ trục (p,T) và (V,T)
Giải:
Từ (1) sang (2): dãn đẳng nhiệt (V tăng, p giảm)
Từ (2) sang (3): đẳng tích (p tăng → T tăng)
Từ (3) sang (1): đẳng áp (V giảm → T giảm)
Trong họ đường đẳng nhiệt, những đường nằm trên có nhiệt độ cao
hơn những đường nằm dưới
Từ đồ thị ta thấy: V1 = V2 và p2 > p1
Theo định luật Sac lơ:
T tỉ lệ thuận với p
Suy ra T 2 > T 1
Trong họ đường đẳng tích, những đường nằm trên có thể tích nhỏ hơn
những đường nằm dưới
p
V 0
(1 )
(2)
(3)
•
•
V
T 0
•
•
(2) (3)
(1)
•
p
0
•
•(2)
(3) (1)
T
p
V
(2)
•
• T2
(1)
(T2 >
T1)
p
0
•
•
(1)
(2)
V1 T
V2 (V2 <
V1)
T2 =
T1
Trang 4Từ đồ thị ta thấy: T1 = T2 và p2 > p1 Theo định luật Bôilơ – Marriôt:
V tỉ lệ nghịch với p
Suy ra V 2 < V 1
Trong họ đường đẳng áp, những đường nằm trên có áp suất thấp hơn những đường nằm dưới
Từ đồ thị ta thấy: T1 = T2 và V2 > V1
Theo định luật Bôilơ – Marriôt:
2 Bài toán bơm khí vào bình (nhiệt độ không đổi):
Áp dụng định luật Bôi lơ – Marriôt
Trạng thái 1(trước khi bơm khí) Trạng thái 2 (sau khi bơm khí)
3 Trạng thái khí trong ống chứa thủy ngân:
Áp dụng định luật Bôi lơ – Marriôt
( Áp suất gây ra bởi cột thủy ngân đúng bằng độ cao của cột thủy ngân) Các thông số trạng thái của khí trong ống :
Khi ống nằm ngang:
V
0
•
•
(1)
(2)
p1 T
p2 (p2 < p1)
T2 =
T1
V1 = V0b + nV0
+ V0b=Vb (lúc đầu bình
chứa khí)
+ V0b=0(lúc đầu bình
không chứa khí)
+ V0: thể tích mỗi lần
bơm
+ n: số lần bơm
p1 bài cho
V2 = Vb (vì khối khí chiếm toàn bộ thể tích bình chứa)
p2 bài cho
Trang 5 Khi ống thẳng đứng (miệng ống ở
trên):
Khi ống thẳng đứng (miệng ống ở dưới):
Khi ống nghiêng góc α so với phương ngang (miệng ống ở trên):
Khi ống nghiêng góc α so với phương ngang (miệng ống ở dưới):
h
l0
H g
0 0
p = p
V = S.l
h
l1
H g
p = p h
V = S.l
+
h
l2
H g
p = p - h
V = S.l
h
H
p = p - h.sinα
V = S.l
h
H g
α
l3
p = p h.sin
V = S.l
α +
V = V + S.L
V =V + S.L
Trang 64 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
Sử dụng định luật Gay- Luy sắc để giải bài toán:
Gọi L1, L2 là chiều dài cột không khí ở phần ống nằm ngang
THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ-CẤU TẠO CHẤT
Câu 31: Lượng chất (số mol) chứa trong 1 kg khí CO2 là bao nhiêu?
A* 22,70 mol
Câu 32: Số phân tử chứa trong 0,2 kg nước là:
B* N = 6,688.1024 phân tử
Câu 33: Số 6,02.1023 là:
A Số phân tử (hoặc số nguyên tử) trong 1 lít khí nằm tại các điều kiện bình thường (00C và 760 mmHg)
B* Số phân tử trong 1 mol khí
Câu 34: Ở các điều kiện bình thường (t = 00C, p = 1 atm hay 760 mmHg) một kilômol khí bất kì, không phụ thuộc vào thành phần hoá học, chiếm 1 thể tích bằng:
C* 22,4 m3
Câu 35: Phân tử gam của Oxit Cacbon CO bằng 28 kg/kmol Khối lượng của một phân tử CO bằng:
B* ≈ 4,65.10-26 kg
Câu 36: Khối lượng của nguyên tử Hêli bằng:
C* ≈ 6,64.10-27 kg
ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ-MARIỐT (ĐẲNG NHIỆT)
Câu 6: Một bình dung tích 10 lít chứa một chất khí dưới áp suất 3 atm Coi nhiệt độ của khí không đổi và áp suất khí quyển là 1 atm Nếu mở nút bình thì thể tích chất khí có giá trị nào sau đây?
D* 30,00 lít
L
Trang 7Câu 7: Hệ thức nào sau đây cho biết mối liên hệ giữa khối lượng riêng và áp suất của chất khí trong quá trình đẳng nhiệt?
D* 1 2
Câu 8: Bơm không khí có áp suất p1 = 1 atm vào một quả bóng có dung tích bóng không đổi là V = 2,5 lít Mỗi lần bơm, ta được 125 cm3 không khí vào trong quả bóng đó Biết rằng trước khi bơm, bóng chứa không khí ở áp suất
1 atm và nhiệt độ không đổi Sau 12 lần bơm, áp suất bên trong quả bóng là: A* 1,6 atm
Câu 9: Khi được nén đẳng nhiệt từ thể tích 6 lít đến 4 lít, áp suất tăng thêm 0,75 atm Áp suất ban đầu có giá trị nào sau đây?
C* 1,50 atm
Câu 10: Một bọt khí có thể tích tăng gấp rưỡi khi nổi từ đáy hồ lên mặt nước Giả sử nhiệt độ ở đáy hồ và mặt hồ như nhau, cho biết áp suất khí quyển là p0 = 750 mmHg Độ sâu của hồ là:
B* h = 5,1 m
Câu 11: Nếu áp suất của 1 lượng khí biến đổi 1 lượng 2.105 N/m2 thì thể tích biến đổi 1 lượng 3 lít, nếu áp suất biến đổi 1 lượng 5.105 N/m2 thì thể tích biến đổi 1 lượng 5 lít Coi nhiệt độ khí không đổi thì áp suất và thể tích ban đầu của khí là cặp giá trị nào sau đây?
A* V = 9,0 lít; p = 4.105 Pa
Câu 19: Một lượng khí chứa trong xi-lanh có thể tích V1 và áp suất p1 Đẩy pit-tông đủ chậm để nén lượng khí này sau cho thể tích của nó giảm 2 lần và nhiệt độ không đổi Hỏi khi đó áp suất của lượng khí trong xi-lanh tăng hay giảm bao nhiêu lần?
B* Tăng 2,0 lần
Câu 20: Một lượng khí ở điều kiện tiêu chuẩn có thể tích 2 m3 Thể tích V của lượng khí này bằng bao nhiêu khi nó bị nén đẳng nhiệt tới áp suất 5 atm? C* V = 0,4 m3
Câu 21: Một bình có dung tích 20 lít chứa đầy Ôxi dưới áp suất 200 atm Nếu xả từ từ lượng khí này ra ngoài khí quyển dưới áp suất 1 atm, thì nó sẽ chiếm một thể tích V bằng bao nhiêu nếu coi nhiệt độ là không đổi?
A V = 2000 lít
B V = 4000 lít
Câu 26: Có 7 gam khí Nitơ ở điều kiện tiêu chuẩn Người ta nén đẳng nhiệt khối khí này tới áp suất 133 cmHg thì thể tích của khối khí bây giờ là bao nhiêu?
D* 6,40 dm3
Câu 27: Một lượng khí ôxi chứa trong bình kim loại có áp suất 1,5 atm Người ta rút từ từ 1/3 khối lượng Ôxi ra ngoài thì áp suất khí trong bình là bao nhiêu?
Trang 8B* 1,00 atm
Câu 28: Một quả bóng có dung tích 2 lít, lúc đầu chứa không khí ở áp suất khí quyển bằng 1 atm Người ta bơm không khí ở áp suất khí quyển vào bóng, mỗi lần bơm được 0,2 dm3 Tìm áp suất của không khí trong bóng sau
50 lần bơm? Coi nhiệt độ của không khí không thay đổi
D* 6 atm
Câu 29: Bình A có dung tích 3 lít chứa khí Hêli có áp suất là 2 atm Bình B
có dung tích 4 lít chứa khí Nitơ có áp suất 1 atm Nhiệt độ hai bình như nhau Cho hai bình thông nhau bằng một ống nhỏ thì áp suất của hỗn hợp khí trong mỗi bình là bao nhiêu?
C* 10/7 atm
ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ (ĐẲNG TÍCH)
Câu 5: Chất khí đựng trong một bình kín ở O0C có áp suất p0 Cần đun nóng chất khí lên bao nhiêu độ để áp suất của nó tăng lên 3 lần?
B* 5460C
Câu 6: Khi đun nóng đẳng tích một khối khí để tăng nhiệt độ 10C thì áp suất khí tăng thêm 1/360 áp suất ban đầu Nhiệt độ ban đầu có các giá trị nào sau đây?
D* t = 870C
Câu 9: Ở 270C áp suất của khí trong bình kín là 3.105 N/m2 Áp suất khí bằng bao nhiêu nếu nhiệt độ khí là -130C? Xem quá trình là đẳng tích
B 2,60.105 N/m2
Câu 10: Khí trong bình kín có nhiệt độ bao nhiêu? Biết rằng nếu nung nóng lên thêm 1500C thì áp suất của nó tăng lên 1,5 lần
D* Một đáp số khác
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG-ĐỊNH LUẬT GAY LUY-XÁC (ĐẲNG ÁP)
Câu 1: Ở nhiệt độ 2730C thể tích của một lượng khí là 10 lít Thể tích lượng khí đó ở 5460C khi áp suất không đổi nhận giá trị nào sau đây?
C* V = 15 lít
Câu 2: Coi áp suất trong và ngoài phòng là như nhau Khối lượng riêng của không khí trong phòng ở nhiệt độ 270C lớn hơn khối lượng riêng của không khí ngoài sân nắng ở nhiệt độ 420C bao nhiêu lần?
B* 1,05 lần
Câu 3: Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế 40 cm3 khí Hidrô ở áp suất
750 mmHg và nhiệt độ 270C Hỏi thể tích của lượng khí trên ở áp suất
720 mmHg và nhiệt độ 170C là bao nhiêu?
C* V2 = 40,3 cm3
Câu 4: Trong xi-lanh của một động cơ đốt trong có 2 dm3 hỗn hợp khí đốt dưới áp suất 1 atm và nhiệt độ 270C Pit-tông nén xuống làm cho thể tích của hỗn hợp khí Chì còn 0,2 dm3 và áp suất tăng lên tới 15 atm Nhiệt độ hỗn hợp của khí nén khi đó nhận giá trị nào sau đây?
Trang 9A* t2 = 2070C
Câu 5: Pit-tông của một máy nén sau mỗi lần nén đưa được 4 lít khí ở nhiệt
độ 2730C và áp suất 1 atm vào bình chứa khí có thể tích 3 m3 Khi pit-tông
đã thực hiện 1000 lần nén và nhiệt độ khí trong bình là 420C thì áp suất của khí trong bình sẽ nhận giá trị nào sau đây?
B* 2,1 atm
Câu 6: Trong xi-lanh của một động cơ đốt trong, hỗn hợp khí ở áp suất
1 atm, nhiệt độ 470C, có thể tích 40 dm3 Nếu nén hỗn hợp khí đến thể tích
5 dm3, áp suất 15 atm thì nhiệt độ của khí sau khi nén là giá trị nào sau đây? B* 327,00C
Câu 7: Một lượng khí có áp suất 750 mmHg, nhiệt độ 270C và thể tích 76
cm3 Thể tích khí ở điều kiện chuẩn (O0C, 760 mmHg) là giá trị nào sau đây? C* V0 = 68,25 cm3
Câu 8: Một xi-lanh kín được chia thành hai phần bằng nhau bởi một pit-tông cách nhiệt Mỗi phần có chiều dài l0 = 30 cm, chứa một lượng khí giống nhau
ở 270C Nung nóng một phần thêm 100C Độ dịch chuyển pit-tông là bao
nhiêu? Chọn kết quả đúng trong các kết quả sau:
B* 1,0 cm
Câu 12: Một khối khí lí tưởng qua thực hiện quá trình biến đổi mà kết quả là nhiệt độ tăng gấp đôi và áp suất tăng gấp đôi Gọi V1 là thể tích ban đầu của khí, thể tích cuối là V2 thì:
C* V2 = V1
Câu 15: Có 12 g khí chiếm thể tích 4 lít ở 70C Sau khi nung nóng đẳng áp lượng khí trên đến nhiệt độ t thì khối lượng riêng của khí là 1,2 g/lít Nhiệt
độ t của khí sau khi nung có thể là giá trị nào sau đây?
A* t = 427,00C
Câu 23: Một lượng khí được chứa trong bình kín với nhiệt độ ban đầu là
1000C, áp suất 1 atm Khi nhiệt độ khí được nâng lên 2000C thì áp suất có giá trị vào khoảng:
C* 1,37 atm
PHƯƠNG TRÌNH CLA-PÊ-RÔN-MEN-ĐÊ-LÊ-ÉP
Câu 1: Ở nhiệt độ T1, áp suất p1, khối lượng riêng của một chất khí là ρ1 Biểu thức nào sau đây đúng với biểu thức của khối lượng riêng của khối khí
đó ở nhiệt độ T2, áp suất p2?
A* 2 2 1 1
1 2
p T
p T
Câu 2: Một bình chứa khí Hidrô nén, thể tích 10 lít, nhiệt độ 70C, áp suất
50 atm Khi nung nóng bình, vì bình hở nên một phần khí thoát ra ngoài; phần khí còn lại có nhiệt độ 170C còn áp suất vẫn như cũ Khối lượng Hidrô
đã thoát ra ngoài là:
C* Δm = 1,470 gam
Câu 6: Một mol khí Ôxi chứa trong bình có dung tích 5,6 dm3 với áp suất
Trang 108 atm thì nhiệt độ khí là bao nhiêu?
A* 2730C
Câu 7: Một bình có dung tích 20 lít chứa khí Hidrô ở áp suất 4 atm và nhiệt
độ 270C Tìm khối lượng khí chứa trong bình?
B* 6,6 gam
Câu 8: Một bình có dung tích 5 lít chứa 7,9 g Nitơ ở áp suất 200 kPa Tìm
nhiệt độ của khí trong bình?
A* ≈ 1540C
Câu 9: Một bình có dung tích 50 lít chứa 8,02 g khí ở nhiệt độ 270C và áp
suất là 100 kPa Hỏi khí trong bình là khí gì?
C* Hêli
BIẾN DẠNG CƠ CỦA VẬT RẮN
Câu 2: Treo một vật có khối lượng m vào một lò xo có hệ số đàn hồi
100 N/m thì lò xo dãn ra 10 cm Khối lượng m nhận giá trị nào sau đây?
C* m = 1 kg
Câu 3: Một sợi dây bằng đồng thau dài 1,8 m có đường kính 0,8 mm Khi bị kéo bằng một lực
25 N thì nó dãn ra 1 đoạn bằng 4 mm Suất Y-âng của đồng thau là:
B* E = 8,95.1010 Pa
Câu 4: Một dây thép có đường kính tiết diện 6 mm được dùng để treo một vật có khối lượng 10 tấn Biết giới hạn bền của dây thép là 3.1010 N/m2 Hệ số an toàn của dây là:
C* n = 8,6
Câu 5: Dây đồng thau dài 1,8 m, đường kính tiết diện 0,8 mm, bị kéo dãn một đoạn 1 mm Tính lực kéo? Biết rằng suất đàn hồi của đồng thau là
9.1010 Pa
C* 25 N
Câu 17: Có hai sợi dây Nhôm, dây thứ nhất có chiều dài gấp 3 lần nhưng tiết diện nhỏ bằng nữa dây thứ hai Để kéo dãn thêm 1% chiều dài ban đầu ở mỗi dây thì lực kéo dây thứ nhất so với lực kéo dây thứ hai là:
B* F1 = F2/2
Câu 18: Một sợi dây Đồng dài 2 m và tiết diện là 1 mm2 Treo một vật nặng 2 kg thì sợi dây Đồng dài thêm 0,49 mm Suất Y-âng của Đồng là:
C* 8,0.1010 Pa
Câu 20: Một thanh thép có chiều dài 5 m, tiết diện ngang là một hình vuông mỗi cạnh dài 2 m Tìm hệ số đàn hồi của thanh? Biết suất đàn hồi của thép là 2,1.1011 Pa
C* 1,68.107 N/m
Câu 22: Một thanh thép tiết diện hình tròn, đường kính 2 cm được giữ một đầu Kéo đầu kia của thanh một lực nhỏ nhất là 210400 N thì thanh thép bị đứt Tìm giới hạn bền σ của thép?
A* 6,7.108 Pa
Câu 24: Một dây kim loại có tiết diện ngang là 0,025 cm2 Biết giới hạn bền của dây là 6.108
Pa; lấy g = 10 m/s2 Hỏi khối lượng nào dưới đây là khối lượng giới hạn?
C* 150 kg
SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA VẬT RẮN
Trang 11Câu 1: Một tấm kim loại hình vuông ở O0C có độ dài mỗi cạnh là 40 cm Khi bị nung nóng, diện tích của tấm kim loại tăng thêm 1,44 cm2 Xác định nhiệt độ của tấm kim loại? Biết hệ số
nở dài của kim loại này là
α = 12.10-6K-1
A* 2500,00C
Câu 4: Một thanh ray dài 10 m được lắp lên đường sắt ở nhiệt độ 200C Phải chừa một khe hở ở đầu thanh ray với bề rộng là bao nhiêu nếu thanh ray nóng lên đến 500C thì vẫn đủ chỗ cho thanh dãn ra? Biết hệ số nở dài của sắt làm thanh ray là α = 12.10-6 K-1
B* Δl = 3,6.10-3 m
Câu 5: Hai thanh kim loại, một bằng sắt và một bằng kẽm ở O0C có chiều dài bằng nhau còn ở
1000C thì chiều dài chênh lệch nhau 1 mm Cho biết hệ số nở dài của sắt là α = 1,14.10-5 K-1 và của kẽm là 3,4.10-5 K-1 Chiều dài ban đầu của hai thanh ở O0C là:
D* l0 = 442,000 mm
Câu 6: Một thí nghiệm cho thấy ở bất kì nhiệt độ nào trong khoảng -1000C đến 1000C độ dài thanh thép cũng dài hơn thanh đồng 5 cm Biết hệ số nở dài của thép và đồng lần lượt là 1,2.10
-5 K-1 và 1,7.10-5 K-1 Độ dài của thanh thép và thanh đồng ở O0C có giá trị tương ứng là:
A* 17 cm và 12 cm
Câu 7: Một cái xà bằng thép tròn có đường kính tiết diện 5 cm hai đầu được chôn chặt vào tường Cho biết hệ số nở dài của thép 1,2.10-5 K-1, suất đàn hồi 10.1010 N/m2 Nếu nhiệt độ tăng thêm 250C thì độ lớn của lực do xà tác dụng vào tường là:
B* 117,7500 N
Câu 8: Một bình thủy tinh chứa đầy 50 cm3 thủy ngân ở 180C Biết:
Hệ số nở dài của thủy tinh là α1 = 9.10-6K-1
Hệ số nở khối của thủy ngân là β2 = 18.10-5K-1
Khi nhiệt độ tăng đến 380C thì thể tích thủy ngân tràn ra là:
B* ΔV = 0,150 cm3
Câu 9: Một thanh hình trụ có tiết diện 25 cm2 được đun nóng từ t1 = O0C đến nhiệt độ t2 =
1000C Hệ số nở dài của chất làm thanh và suất đàn hồi của thanh là α = 18.10-6 K-1 và E = 9,8.1010 N/m2 Muốn chiều dài của thanh vẫn không thay đổi thì cần tác dụng vào hai đầu thanh hình trụ những lực có giá trị nào sau đây?
C* F = 441.103 N
Câu 10: Hai thanh kim loại, một bằng sắt, một bằng kẽm dài bằng nhau ở O0C, còn ở 1000C thì chênh nhau 1 mm Biết rằng hệ số nở dài của sắt là 12.10-6 K-1 và hệ số nở dài của kẽm là 34.10-6 K-1 Chiều dài của hai thanh đó ở O0C có giá trị nào sau đây?
C* l01 = 442.10-3 m
Câu 11: Một lá đồng có kích thước 0,6 m x 0,5 m ở 200C Người ta nung nó lên đến 6000C Biết hệ số nở dài của đồng là 17.10-6 K-1 Diện tích của nó thay đổi thế nào ? Chọn phương án đúng trong các phương án sau:
C* Diện tích tăng thêm 0,00580 m2
Câu 12: Một tấm đồng thau hình vuông có cạnh 30 cm ở nhiệt độ O0C Sau khi nung nóng nó
nở rộng thêm 17,1 cm2 Cho hệ số nở dài của đồng thau là 18.10-6 K-1 Nhiệt độ đã nung đạt đến giá trị nào sau đây?