skkn vật lý thpt hệ THỐNG bài tập về CHẤT KHÍ

Hệ thống tập chất khí SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI Đơn vị:Trƣờng THPT Thống Nhất A Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi) SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ Người thực hiện: NGUYỄN THỊ THỦY NGÂN Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý giáo dục  - Phương pháp dạy học môn: VẬT LÝ  - Lĩnh vực khác:  Có đính kèm: Các sản phẩm in SKKN  Mô hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác (các phim, ảnh, sản phẩm phần mềm) Năm học: 2015 -2016 Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí SƠ LƢỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC –––––––––––––––––– I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN Họ tên: NGUYỄN THỊ THỦY NGÂN Ngày tháng năm sinh: 17 – 12 - 1982 Nam, nữ: Nữ Địa chỉ: Hòa Bình – Đông Hòa – Trảng Bom – Đồng Nai Điện thoại: 0909845600 Fax: (CQ)/ 061.3864.198 E-mail:nguyenthuyngan82@yahoo.com Chức vụ: Giáo Viên Nhiệm vụ giao: Giảng dạy môn Vật Lý ;chủ nhiệm lớp 12A8 Đơn vị công tác: Trường THPT Thống Nhất A – Trảng Bom –Đồng Nai II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO - Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất: Cử Nhân - Năm nhận bằng: 2005 - Chuyên ngành đào tạo: Vật Lý III KINH NGHIỆM KHOA HỌC - Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy môn Vật Lý - Số năm có kinh nghiệm: 11 Năm - Các sáng kiến kinh nghiệm có năm gần đây: + HỆ THỐNG BÀI TẬP QUANG HÌNH HỌC (2013 – 2014): Loại Khá + HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG HỌC (2014 – 2015): Loại Khá Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí MỤC LỤC HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ MỤC LỤC Trang I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP A TÓM TẮT LÍ THUYẾT B HỆ THỐNG BÀI TẬP Chủ đề : Định luật Bôilơ-Mariốt Dạng 1: Tìm thông số chưa biết trạng thái Dạng 2: Bài toán liên quan đến trạng thái khí đktc Dạng 3: Bài toán bơm, hút khí nhiệt độ không đổi 10 Dạng 4: Trạng thái khí ống chứa Hg 15 Câu hỏi trắc nghiệm 23 Chủ đề : Định luật Saclơ- Định luật Gay Luyxac 27 Dạng 1: Định luật Saclơ 27 Dạng : Định luật Gay Luyxac 32 Dạng : Khảo sát biến đổi trạng thái lượng khí qua nhiều đẳng trình 37 Câu hỏi trắc nghiệm 38 Chủ đề : PTTT khí lí tƣởng 41 Dạng 1: Tìm thông số chưa biết trạng thái 41 Dạng 2: Bài toán liên quan đến cột Hg ống 50 Câu hỏi trắc nghiệm 53 Chủ đề : Đồ thị 56 Dạng 1: Tương quan trình biến đổi trạng thái đồ thị 56 Dạng 2: Chuyển đồ thị từ hệ tọa độ sang hệ tọa độ khác 62 Câu hỏi trắc nghiệm 65 IV HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI .71 V ĐỀ XUẤT, KHUYẾN NGHỊ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG 71 VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí BM03-TMSKKN Tên SKKN: “HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ” I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI + Phần Nhiệt học chương trình vật lý lớp 10 gồm chương, chương Chất khí nghiên cứu tính chất chất khí trình biến đổi trạng thái chất khí hay Ở chương có nhiều toán liên quan đến đời sống thực tiễn giải thích dựa vào định luật chất khí phương trình trạng thái khí lí tưởng + Các tập chất khí đa dạng, đặc biệt để giải tập chương HS phải nắm kiến thức hệ thống đơn vị, cách đổi đơn vị, cách biến đổi hệ thức toán học tài liệu tham khảo chương chưa phong phú Do học sinh chưa có nhìn tổng quát dạng tập Để phần giúp đỡ em tháo gỡ khó khăn, viết đề tài: “HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ CHẤT KHÍ”nhằm góp phần giúp em tổng hợp hệ thống tập chất khí, tăng thêm tự tin việc giải tập vật lí từ ngày yêu thích môn vật lí Đồng thời tài liệu giúp đỡ việc giảng dạy chương chất khí cách có hệ thống II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN Cơ sở lý luận: + Các tập chất khí tập hay gắn liền với đời sống thực tế, ví dụ toán bơm bong bóng, bơm bánh xe, toán phong vũ biểu, toán cột thủy ngân… Do đó, qua đề tài giáo viên giúp học sinh hệ thống hướng dẫn cho học sinh vận dụng kiến thức chương chất khí vào giải thích tượng thực tế, giúp học sinh lớp 10 định hướng cách giải tập tự luận trắc nghiệm, củng cố lòng tin, bồi đắp hứng thú học tập học sinh + Giúp em ôn tập, vận dụng tốt kiến thức toán học, hóa học (đồ thị, công thức hóa học…) để giải toán vật lí + Ngoài ra, đề tài có số toán nâng cao sử dụng công tác bồi dưỡng học sinh giỏi, đồng thời nâng cao kĩ tự học, tự nghiên cứu học sinh giải tập tự luyện đề tài Thực tiễn: + Phần chất khí chương đầu phần nhiệt học -chương trình vật lí lớp 10, nên học sinh vừa kết thúc phần bắt đầu tiếp cận lượng kiến thức hoàn toàn Do đó, đòi hỏi học sinh phải định hướng chuẩn bị kiến thức liên quan hóa học (áp suất, số mol ), toán học (dạng đồ thị, biến đổi toán học…) học phần Giải pháp thay thế: + Đầu tư tìm tòi dạng tập Vật Lý hay, tập có liên quan đến thực tế phần để học sinh hứng thú việc tiếp cận kiến thức + Chỉ rõ cho học sinh nắm vững số phương pháp hay việc giải tập vật lí phần chất khí + Cung cấp cho học sinh kiến thức hóa học, toán học để học sinh vận dụng vào việc giải tập vật lí Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP PHẦN A: TÓM TẮT LÝ THUYẾT Định luật Bôi lơ- Ma ri ốt (Cho trình đẳng nhiệt: T = HS) *Phát biểu 1: Ở nhiệt độ không đổi, thể tích khối lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với áp suất V1 p  V2 p1 *Phát biểu 2: Ở nhiệt độ không đổi, tích thể tích áp suất lượng khí xác định số p p p.V = const V *Đƣờng đẳng nhiệt: + Trên hệ trục p-V: hình A 0 + Trên hệ trục p-T: hình B V T T A B C + Trên hệ trục V-T: hình C + Đồ thị biểu diễn định luật Bôilơ – Mariốt lượng khí xác định hai nhiệt độ khác với T2 > T1: p p V T2 T1 0 T1 T2 T1 T2 T V T Định luật Sác-lơ A B C (Cho trình đẳng tích: V = HS) *Phát biểu 1: Khi thể tích không đổi, hệ số tăng áp suất  chất khí theo nhiệt độ 273 p = p0 (1 + t) (p0 áp suất 00C, p áp suất t0C,   ) 273 *Phát biểu 2: Khi thể tích không đổi, áp suất khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối chất khí p1 p p hay  const  T T1 T2 T nhiệt độ tuyệt đối, nhiệt độ nhiệt giai tuyệt đối hay nhiệt giai Kenvin, có đơn vị K T(K) = t0C +273 (K) gọi độ tuyệt đối *Đƣờng đẳng tích: p p + Trên hệ trục p-T: hình A + Trên hệ trục p-V: hình B 0 + Trên hệ trục V-T: hình C V T B A + Vẽ đồ thị p theo t: hình D p V C Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân T -273 D t(0C) Trang Hệ thống tập chất khí + Đồ thị biểu diễn định luật Sác-lơ lượng khí xác định hai thể tích khác V1 với V2 > V1: p V p V2 V2 V1 T A V1 V2 B V T C Định luật Gay-Luy-Sac (Cho trình đẳng áp: p = HS) *Phát biểu 1: Khi áp suất không đổi, hệ số nở  chất khí theo nhiệt độ 273 V = V0 (1 + t) (V0 thể tích 00C, V thể tích t0C,   ) 273 *Phát biểu 2: Khi áp suất không đổi, thể tích khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối chất khí V1 V2 V hay  const  T T1 T2 p V *Đƣờng đẳng áp: + Trên hệ trục V-T: hình A + Trên hệ trục p-T: hình B + Trên hệ trục p-V: hình C + Vẽ đồ thị V theo t: hình D 0 T A B T V p -273 V C D t(0C) + Đồ thị biểu diễn định luật Gay-Luy-Sac lượng khí xác định hai áp suất p1 khác với p2 > p1: V p p p2 A T B Phƣơng trình trạng thái khí lí tƣởng a Phương trình tổng quát: p2 p2 p1 p1 T C V p V p V p.V  const hay 1  2 T T1 T2 b Phương trình trạng thái n mol khí lí tưởng: p.V p0 V0   n.R T T0 + Với p0, T0, V0 áp suất, nhiệt độ, thể tích n mol khí điều kiện tiêu chuẩn + Ở điều kiện tiêu chuẩn: p0 = atm, T0 = 273 K, V0 = n.22,4 l + R: số chung chất khí -Trong hệ SI: R = 8,31 J/mol.K (p : Pa; T : K; V : m3) Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí - Nếu p có đơn vị atm, V có đơn vị lít thì: R = 0,082 atm.l/mol.K - Nếu p có đơn vị at, V có đơn vị lít thì: R = 0,084 at.l/mol.K c Công thức tính áp suất: p = F/S * Một số đơn vị đo áp suất: 1N/m2 = Pa (Pascan) 1at (Atmôtphe kĩ thuật) = 9,81.104 Pa 1atm (Atmôtphe vật lý) = 1,013.105 Pa = 760 mmHg = bar mmHg = 133 Pa = torr * Một số đơn vị thể tích: lít (l); m3; dm3; cm3 (1 l = dm3; m3 = 1000 l) * Nhiệt độ tuyệt đối : T(K) = 273 + t(0C) Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí PHẦN B: HỆ THỐNG BÀI TẬP CHỦ ĐỀ 1: ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT A BÀI TẬP TỰ LUẬN Dạng 1: Tìm thông số chƣa biết trạng thái I Phƣơng pháp - Liệt kê hai trạng thái 1( p1, V1) trạng thái ( p2, V2) - Sử dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt : p1V1 = p2V2 Chú ý: Khi tìm p V1, V2 đơn vị ngược lại * Một số đơn vị đo áp suất: 1N/m2 = 1Pa 1at (Atmôtphe kĩ thuật) = 9,81.104 Pa 1atm (Atmôtphe vật lý) = 1,031.105 Pa = 760 mmHg = bar mmHg = 133 Pa = torr * Một số đơn vị thể tích: lít (l); m3; dm3; cm3 (1 l = dm3; m3 = 1000 l) * Định luật áp dụng cho lượng khí có khối lượng nhiệt độ không đổi II Bài tập ví dụ Bài 1: Dãn khí đẳng nhiệt khối khí từ thể tích V1 đến V2 áp suất bình tăng hay giảm lần? Hướng dẫn giải Do dãn khí nên thể tích tăng lên lần Vì trình đẳng nhiệt nên theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt áp suất phải giảm lần Bài 2: Một khối khí chứa vào bình lớn với áp suất atm nhiệt độ 300C Tính thể tích khí phải lấy từ bình lớn để nạp vào bình nhỏ thể tích 10 lít áp suất 20 atm Coi nhiệt độ không đổi Hướng dẫn giải Vì trình đẳng nhiệt nên ta áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt cho hai trạng thái: Trạng thái (p1 = atm; V1); Trạng thái (p2 = 20 atm; V2 = 10 l) p1V1 = p2V2 => 2.V1 = 20.10 => V1 = 100 l Bài 3: Một lượng khí nhiệt độ 200C tích 2500 cm3 áp suất atm Người ta nén đẳng nhiệt khí xuống thể tích lít Tính áp suất khí nén Hướng dẫn giải Vì trình đẳng nhiệt nên ta áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt cho hai trạng thái: Trạng thái (p1 = atm; V1 = 2500 cm3 = 2,5 l); Trạng thái (p2; V2 = l) p1V1 = p2V2 => 2.2,5 = 2.p2 => p2 = 2,5 atm Bài 4: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích V1 đến thể tích V2 thấy áp suất tăng lên lượng p a Hỏi áp suất ban đầu khí bao nhiêu? b Vận dụng: V1 = 12 l, V2 = l, p = 40 kPa Hướng dẫn giải a Vì trình đẳng nhiệt nên ta áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt cho hai trạng thái: Trạng thái (p1; V1); Trạng thái (p2; V2) Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí p1V1 = p2V2 Ta có: p2 = p1 + p Suy ra: p1V1 = (p1 + p)V2 => p1 = b Thay số ta được: 12p1 = 9(p1 + p) => p1 = 3p = 3.40 = 120 kPa Bài 5: Dãn khí đẳng nhiệt lượng khí để thể tích khí tăng lên a áp suất khí giảm lượng p a Tìm áp suất lúc sau khí b Vận dụng: a = 20, p = atm Hướng dẫn giải a Vì trình đẳng nhiệt nên ta áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt cho hai trạng thái: Trạng thái (p1 = p2 + p ; V1); Trạng thái (p2; V2 = V1 + aV1 = V1( 1+ a%)) p1V1 = p2V2 => (p2 +p).V1 = p2V1( 1+ a%) => p2 = b Áp dụng số: p2 = 25 atm Bài 6: Có lượng khí không đổi, áp suất tăng thêm p1 thể tích biến đổi V1, áp suất tăng thêm p2 thể tích biến đổi V2 Nhiệt độ khí không thay đổi Tính áp suất thể tích lúc đầu khí Hướng dẫn giải Gọi p, V áp suất thể tích ban đầu khí Sau lần biến đổi thứ ta có TT1: p1 = p + p1; V1 = V –V1 Sau lần biến đổi thứ hai ta có TT2: p2 = p + p2; V2 = V –V2 Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt cho trạng thái: p.V = p1V1 = p2V2 Hay ta có hệ: p.V = (p + p1)(V –V1) p.V = (p + p2)(V –V2) Hay: p1.V - V1.p = p1.V1 p2.V - V2.p = p2.V2 Giải hệ tìm p V Bài 7: Một bọt khí đáy hồ sâu h lên mặt nước, thể tích bọt khí tăng lên lần? Biết độ chênh lệch áp suất độ sâu h tính theo công thức: p =gh (: khối lượng riêng chất lỏng; g: gia tốc trọng trường); áp suất khí p0 Giả sử nhiệt độ đáy hồ mặt hồ Vận dụng: h = m; p = 105 Pa; g = 9,8 m/s2;  = 1000 kg/m3 Hướng dẫn giải Trạng thái 1: đáy hồ (p; V); Trạng thái 2: mặt hồ (p0; V0) Ta có: p = p –p0 = gh => p = p+p0 = gh + p0 Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt cho hai trạng thái: pV = p0V0 => Vận dụng: Ta có: p = p –p0 = gh = 1000.9,8.5 = 49000 Pa => p = p+p0 = 149000 Pa Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt cho hai trạng thái: pV = p0V0 => 1,49 lần Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí III Bài tập tự luyện Nén khí đẳng nhiệt khối khí từ thể tích 10 l đến 2,5 l áp suất bình tăng hay giảm lần? ĐS: Áp suất tăng lần Một xilanh chứa 200 cm khí áp suất 3.10 Pa Pittông nén khí xilanh cho thể tích giảm 50 cm3 Hãy tính áp suất khí xilanh lúc Biết nhiệt độ không đổi ĐS: 4.105 Pa Một lượng khí tích m3 áp suất atm Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất atm Tính thể tích khí sau bị nén ĐS: 0,4 l Dãn khí đẳng nhiệt từ thể tích l đến thể tích 12 l thấy áp suất giảm lượng 40 kPa Hỏi áp suất ban đầu khí bao nhiêu? ĐS: 160 kPa Dãn khí đẳng nhiệt lượng khí để áp suất giảm 20 thể tích khí tăng thêm 200 cm3 Tìm thể tích lúc sau khí ĐS: 1000 cm3 Có lượng khí không đổi, áp suất tăng thêm 2.10 Pa thể tích biến đổi lít, áp suất tăng thêm 5.105 Pa thể tích biến đổi lít Nhiệt độ khí không thay đổi Tính áp suất thể tích lúc đầu khí ĐS: p0 = 4.105 Pa, V0 = l Một lượng khí nén đẳng nhiệt: thể tích giảm 10 l áp suất tăng 0,5 at Tính áp suất khí lúc đầu, biết thể tích ban đầu 40 l ĐS: 1,5 at Một bọt khí tích 1,5 cm tạo từ khoang tàu ngầm lặn độ sâu 100 m mực nước biển Hỏi bọt khí lên mặt nước tích bao nhiêu? Giả sử nhiệt độ bọt khí không đổi, biết độ chênh lệch áp suất độ sâu h tính theo công thức: p =gh (: khối lượng riêng chất lỏng; g: gia tốc trọng trường) ,biết khối lượng riêng nước biển 10 kg/m3, áp suất khí p0 = 105 Pa g = 10 m/s2 ĐS: 16,5 cm3 Một bọt khí đáy hồ sâu h lên mặt nước, thể tích bọt khí tăng lên 1,2 lần Biết độ chênh lệch áp suất độ sâu h tính theo công thức: p =gh (: khối lượng riêng chất lỏng; g: gia tốc trọng trường); áp suất khí p Giả sử nhiệt độ đáy hồ mặt hồ Tìm h Cho p0 = 105 Pa; g = 9,8 m/s2;  = 1000 kg/m3 ĐS: h = m 10 Ở độ sâu h1 = m mặt nước có bọt không khí hình cầu Hỏi độ sâu bọt khí có bán kính nhỏ lần (thể tích nhỏ lần) Biết độ chênh lệch áp suất độ sâu h tính theo công thức: p =gh (: khối lượng riêng chất lỏng; g: gia tốc trọng trường); áp suất khí p0 = 105 Pa; g = 10 m/s2; khối lượng riêng nước  = 1000 kg/m3 Giả sử nhiệt độ nước không đổi theo độ sâu ĐS: h2 = 78 m Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang Hệ thống tập chất khí Hướng dẫn giải Nối O (1) ta đường đẳng áp p1 lượng khí m1 Nối O (2) ta đường đẳng áp p2 lượng khí m2 Đây trình biến đổi trạng thái từ lượng khí sang lượng khí khác Do đó: p1 = p2 = p (áp suất khí quyển) Kẻ đường đẳng nhiệt cắt p1 p2 A, B (TA = TB) Từ A, B kẻ đường vuông góc với OV, cắt OV VA VB Dựa vào đồ thị ta thấy: VA > VB Ta áp dụng pttt khí lí tưởng cho lượng khí TT: TTA TT đktc: (1) Ta áp dụng pttt khí lí tưởng cho lượng khí TT: TTB TT đktc: p1 p2 V VA (2) A Lấy (1): (2) ta được: VB Mà VA > VB nên m1 > m2 O B TA =TB T V Vậy khối lượng khí giảm Bài 9: Một lượng khí biến đổi theo chu trình biểu V2 diễn đồ thị hình bên Biết : p1 = p3; V1 =1 m3 , V2 = m3; T1 = 100 K T4 = 300 K.Tính V3 = ? Hướng dẫn giải Vì p1 = p3 nên ta có: V3 T3   T3  100V3 V1 T1 V1 1 (2 ) (3) (1) (4 ) T4 T1 Đoạn 2- có dạng đoạn thẳng nên có dạng: V = a.T + b với a,b số + Khi V = V2 = m3, T = T1 = 100 K thì: 4= a.100 + b (2) + Khi V = V4 = V1 = m3, T = T4 = 300 K : 1= a.300 + b (3) + Từ (2) (3) ta có: a = - 3/200 b = 5,5 + Khi T = T3 = 100V3; V = V3 V3 =  T 100.V3  5,5 200 Vậy V3 = 2,2 m3 III Bài tập tự luyện Cho dạng đồ thị sau: y y A x -273 y y B x C x D x a Nếu x biểu diễn cho t0C, y biểu diễn cho p đồ thị định luật Sáclơ đồ thị nào? b Nếu x biểu diễn cho T, y biểu diễn cho p đồ thị định luật Gay-Luyxac đồ thị nào? Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 60 Hệ thống tập chất khí c Nếu đồ thị định luật Sáclơ đồ thị (C) hệ tọa đô (x,y) nêu hệ tọa độ nào? d Nếu x biểu diễn cho , y biểu diễn cho p đồ thị định luật Bôilơ –Mariốt đồ thị nào? ĐS: a B; b D; c VOT, VOp; d A Một khối khí lý tưởng có nhiệt độ 27 C, áp suất 6.105 N/m2 thể tích lít thực chu trình biến đổi qua trình sau: QT1: Dãn nở đẳng áp, thể tích tăng lên đến lít QT2: Dãn đẳng nhiệt, thể tích tăng 3/2 lần QT3: Làm lạnh đẳng tích, nhiệt độ tuyệt đối giảm lần a Tính áp suất sau khối khí b Vẽ đồ thị biểu diễn chu trình biến đổi trạng thái khối khí hệ tọa độ (p,V); (p,T), (V,T) ĐS: 2.105 Pa Có 0,4g khí Hiđrô nhiệt độ 270C, áp suất 105 Pa, biến đổi trạng thái qua giai đoạn: nén đẳng nhiệt đến áp suất tăng gấp đôi , sau cho dãn nở đẳng áp trở thể tích ban đầu a Xác định thông số (p, V, T) chưa biết trạng thái b Vẽ đồ thị mô tả trình biến đổi khối khí hệ OPV ĐS: a TT1: p1 = 105 Pa, V1 = 4,987 l, T1 = 300 K; TT2: p2 = 2.105 Pa, V2 = 2,493 l, T2 = 300 K TT3: p3 = 2.105 Pa, V3 = 4,987 l, T3 = 600 K p Cho lượng 0,25 mol khí Hêli xi lanh có nhiệt độ T1 áp suất p1 biến đổi theo chu trình khép kín hình vẽ Trong đó: T1 = 300 K, p1 = atm, p2 = 2p1 Hãy nêu trình biến đổi trạng thái xác định đầy đủ p1 thông số trạng thái O T1 T ĐS: TT1: p1 = atm, V1 = 3,08 l, T1 = 300 K; TT2: p2 = atm, V2 = 3,08 l, T2 = 600 K; TT3: p3 = atm, V3 = 6,16 l, T3 = 600 K Một mol khí lí tưởng thực chu p(atm) trình 1-2-3-4-1 hình vẽ đó: p1 = atm, T1 = 300 K, T2 = 600 K, T3 = 1200 K Hãy nêu trình biến đổi trạng thái xác định đầy đủ thống số trạng thái ĐS: TT1(1atm;24,6l;300K) 1 TT2(1atm;49,2l;600K) TT3(2atm;49,2l;1200K) T(K) TT4(4atm;24,6l;1200K) 300 600 1200 Đồ thị biểu diễn hai đường đẳng nhiệt p lượng khí lí tưởng biểu diễn hình vẽ a Hãy so sánh nhiệt độ T1 T2 b Hãy vẽ đồ thị biểu diễn biến đổi khối lượng riêng T2 theo áp suất p ứng với hai nhiệt độ T1 T2 T1 0 Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân V Trang 61 Hệ thống tập chất khí ĐS: T1 < T2 Cho đồ thị p – T biểu diễn hai đường đẳng tích V1 p khối khí xác định hình vẽ Tìm mối quan hệ thể tích V1 V2 V2 T ĐS: V1 p1; T2 > T1; V2 > V1 Hai xi lanh chứa khối lượng hai chất khí khác V µ2 có áp suất nhau, khối lượng mol µ1 µ2 có đồ thị biến đổi thể tích theo nhiệt độ hình bên µ1 Tìm mối quan hệ µ1 µ2 T ĐS:µ1>µ2 10 Một xi lanh chứa không khí bị hở tiếp xúc với bầu khí V Thể tích khí chiếm chỗ xi lanh biến thiên theo nhiệt độ đồ thị hình vẽ Kết luận biến thiên khối lượng riêng T khí ? ĐS: thiếu kiện kết luận Dạng 2: Chuyển đồ thị từ hệ tọa độ sang hệ tọa độ khác I Phƣơng pháp V Nắm rõ dạng đồ thị đẳng trình Tìm mối liên hệ đại lượng trạng thái II Bài tập ví dụ Bài 1: Hình vẽ sau cho biết đồ thị thay đổi trạng thái khí lí tưởng hệ tọa độ VOT Hãy biểu thị trình V1 O thành đồ thị hệ tọa độ pOV, pOT T1 T V Hướng dẫn giải V2 - Quá trình biến đổi từ (2) đến (3) trình nén đẳng nhiệt: T2 = T3 > T1 (1*) - Quá trình biến đổi từ (3) đến (1) trình V1=V3 làm lạnh đẳng tích: V1 = V3 < V2 (2*) Vì T3 > T1 nên theo định luật Saclơ ta có p3 > p1 O T1 T2=T3 T - Quá trình biến đổi từ (1) đến (2) trình p dãn nở đẳng áp: p1 = p2 < p3 (3*) p3 * Biểu diễn trình hệ tọa độ pOT: + Ta biểu diễn (1*) trục OT + Ta biểu diễn (3*) trục Op + Sau ta có trạng thái tọa độ điểm: 1(p1, T1); p1=p2 O 2(p2, T2); 3( p3, T3) T1 T2=T3 T Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 62 Hệ thống tập chất khí + Nối điểm 1, 2, theo đường thẳng ta đồ thị p hệ tọa độ pOT p3 * Biểu diễn trình hệ tọa độ pOV: + Ta biểu diễn (2*) trục OV + Ta biểu diễn (3*) trục Op p1=p2 + Sau ta có trạng thái tọa độ điểm: 1(p1, T1); O V1=V3 V2 V 2(p2, T2); 3( p3, T3) + Nối điểm 1, 2; điểm 3,1 theo đường thẳng, điểm 2,3 hyperbol ta đồ thị hệ tọa độ pOV p Bài 2:Có g khí Heli (coi khí lý tưởng đơn nguyên tử) thực chu trình – – – – biểu 2p0 diễn giản đồ p-T hình vẽ Cho p0 = 105 Pa; T0 = 300 K p0 a Tìm thể tích khí trạng thái T b Hãy nói rõ chu trình gồm đẳng trình Vẽ lại chu trình giản đồ p-V giản T0 2T0 đồ V-T (cần ghi rõ giá trị số chiều biến đổi chu trình) Hướng dẫn giải a *Ta có trạng thái điều kiện tiêu chuẩn: p = 1,013.105 Pa, T = 273 K, V = 0,25.22,4 = 5,6 l; trạng thái 1: p1 = 2p0 = 2.105 Pa, T1 = T0 = 300 K, V1 Áp dụng pttt khí lí tưởng cho hai trạng thái ta có: Thay số suy V1 = 3,12 l *Quá trình 4-1: trình đẳng tích (đồ thị kéo dài qua gốc tọa độ ), thể tích trạng thái nhau: V4 = V1 = 3,12 l b *Từ hình vẽ ta xác định chu trình gồm đẳng trình sau: – đẳng áp; – đẳng nhiệt; – đẳng áp; – đẳng tích *Ta có: TT1(p1 = 2p0, T1 = T0, V1 = 3,12 l) Vì – trình đẳng áp nên ta có: TT2(p2 = 2p0, T2 = 2T0, V2 = 2.V1 = 6,24 l) Vì – trình đẳng nhiệt nên ta có: TT3(p3 = p0, T3 = 2T0, V3 =2.V2 = 12,48 l) Vì – trình đẳng áp nên ta có: TT4(p4 = p0, T4 = T0/2, V4 = 3,12 l) Biểu diễn trạng thái đồ thị pOV, VOT Vì vẽ lại chu trình đồ thị pOV (hình a) đồ thị VOT (hình b) sau: Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 63 Hệ thống tập chất khí V(l) p(105Pa) 2 12,48 6,24 3,12 3,12 6,24 V(l) 12,48 150 300 T(K) 600 Hình b Hình a III Bài tập tự luyện Các hình vẽ sau cho biết đồ thị thay đổi trạng thái khí lí tưởng Hãy biểu thị trình hệ tọa độ lại pOV, VOT, pOT p p1 O T1 T Các hình vẽ sau cho biết đồ thị thay đổi trạng thái khí lí tưởng Hãy biểu thị trình hệ tọa độ lại pOV, VOT, pOT p p 3 V p V V0 2V0 V p0 p 2p V0 2p0 2V0 Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân p0 V T p 2p p0 T p 1 T V0 2V0 V Trang 64 Hệ thống tập chất khí B CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariôt: p p A 1/V p p 1/V B 1/V C 1/V D Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariôt: V V A T V V 0 T B T C Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariôt: V p V T D D Cả A, A p 1/V B B, C 1/p C Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariôt: pV p V D A 1/V 0 V B p T C Cả A, B, C Đồ thị biểu diễn hai đường đẳng nhiệt lượng khí lí tưởng biểu diễn hình vẽ Mối quan hệ T1 T2 là: T2 T1 A T2 > T1 B T2 = T1 C T2 < T1 D T2 ≤ T1 V Đồ thị sau không phù hợp với định luật Bôilơ-Mariốt lượng khí xác định hai nhiệt độ khác (T1>T2)? p p T1 T2 V T1 T V T1 T2 T2 V B A T2 T1 C T p D Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariốt lượng khí xác định hai nhiệt độ khác với T2 > T1? p p T1 T2 V A T1 p V T2 V B T2 T1 C T Một lượng khí lý tưởng thực trình hình vẽ đồ thị Trong trình thể tích khí không đổi? Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân T1 T2 T D Trang 65 Hệ thống tập chất khí P A – B – C – D – (1) Trong hệ toạ độ (p, T), đường biểu diễn sau đường đẳng tích? A.Đường hypebol B.Đường thẳng kéo dài qua gốc toạ độ (4 C.Đường thẳng cắt trục hoành T điểm T = T0 O ) D.Đường thẳng cắt trục tung p điểm p = p0 10 Cho đồ thị áp suất theo nhiệt độ hai khối khí A B (2) (3) V A p(atm) tích không đổi hình vẽ Nhận xét sau sai: B A Hai đường biểu diễn cắt trục hoành điểm – 273 C B Khi t = 00C, áp suất khối khí A lớn áp suất khối khí B t(0C) C Áp suất khối khí A lớn áp suất khối khí B nhiệt độ D Khi tăng nhiệt độ, áp suất khối khí B tăng nhanh áp suất khối khí A 11 Cho đồ thị p – T biểu diễn hai đường đẳng tích p V1 khối khí xác định hình vẽ Mối quan hệ V1 V2 là: V1 > V2 B V1 < V2 C V1 = V2 V2 D V1 ≥ V2 T T 12 Cùng khối lượng khí đựng bình kín tích khác V1 V2 nhau, đồ thị thay đổi áp suất theo nhiệt độ khối khí bình mô tả hình vẽ Quan hệ thể tích bình là: A V3 > V2 > V1 B V3 = V2 = V1 C V3 < V2 < V1 D V3 ≥ V2 ≥ V1 V(cm3) C 13 Đồ thị biểu diễn biến thiên thể tích khối khí lí 200 tưởng xác định, theo nhiệt độ hình vẽ Chỉ đâu đáp án sai: B A Điểm A có hoành độ – 2730C A 273 B Điểm B có tung độ 100 cm3 C Khối khí tích 100 cm3 nhiệt độ khối khí 136,50C V D Trong trình biến đổi, áp suất khối khí không đổi (1) V1 14 Cho đồ thị biến đổi trạng thái khối khí lí tưởng xác định, từ trạng thái đến trạng thái Đồ thị V2 (2) tương ứng với đồ thị bên biểu diễn trình biến đổi T2 T1 trạng thái khối khí này: p0 p p p (1) (2) p0 V V1 A V2 V V2 V1 B T (2) p2 T2 T1 T T1 T2 T D C 15 Nếu đồ thị hình bên biểu diễn trình đẳng áp hệ tọa độ ( y; x) hệ tọa độ: A (V; p) B (T;p) C (p;T) (p;V) D (V;T) Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân t(0C) (1) p1 (1) p1 p p (2) p2 (2) (1) V3 y x Trang 66 Hệ thống tập chất khí V 16 Một lượng khí lí tưởng biến đổi trạng thái theo đồ thị hình vẽ trình biến đổi từ trạng thái đến trạng thái trình: A đẳng tích B đẳng áp C đẳng nhiệt D đẳng trình 17 Một lượng khí lí tưởng biến đổi trạng thái theo đồ thị hình vẽ trình biến đổi từ trạng thái đến trạng thái trình: A đẳng tích (2) (1) T p B đẳng áp từ đến Hỏi nhiệt độ T2 lần nhiệt độ T1 ? A 1,5 B C D T p p 19 Cho đồ thị biến đổi trạng thái lượng khí lí tưởng (1) C.đẳng nhiệt D đẳng trình 18 Một lượng khí lí tưởng biến đổi trạng thái theo đồ thị hình vẽ trình biến đổi từ trạng thái đến trạng thái trình: A đẳng tích B đẳng áp C đẳng nhiệt D đẳng trình (2) (2) (1) V (2) p2 = 3p1/2 p1 T2 (1) T1 V1 20 Cho đồ thị hai đường đẳng áp khối khí xác định V V2 = 2V1 V p1 hình vẽ Đáp án sau đúng: p2 A p1 > p2 B p1 < p2 C p1 = p2 D p1 ≥ p2 T 21 Một khối khí ban đầu có thông số trạng thái là: p0; V0; T0 Biến đổi đẳng áp đến 2V0 sau nén đẳng nhiệt thể tích ban đầu Đồ thị sau diễn tả trình trên: p p 2p0 p0 p 2V0 p0 V0 2V0 A V V P0 V0 T0 2T0 T B 0 T0 2T0 T C V0 2V0 D V 22 Một khối khí thay đổi trạng thái đồ thị biểu diễn Sự biến đổi khí trải qua hai trình nào: A Nung nóng đẳng tích nén đẳng nhiệt 2p0 B Nung nóng đẳng tích dãn đẳng nhiệt p0 C Nung nóng đẳng áp dãn đẳng nhiệt p (2) (1) V0 (3) T0 T D Nung nóng đẳng áp nén đẳng nhiệt 23 Một khối khí thay đổi trạng thái đồ thị biểu diễn hình vẽ câu hỏi 22 Trạng thái cuối khí (3) có thông số trạng thái là: V A p0; 2V0; T0 (2) (3) B p0; V0; 2T0 C p0; 2V0; 2T0 D 2p0; 2V0; 2T0 24 Một lượng khí lý tưởng thực trình hình vẽ Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân O (1) (4) T Trang 67 Hệ thống tập chất khí đồ thị Trong trình áp suất khí không đổi? A – B – C – D – 2p0 25 Cho đồ thị thay đổi trạng thái hình bên p0 3 2p0 V0 A 2V0 p0 V V0 B p 2p0 p0 2V0 (3) T p 2p0 p0 V V0 T0 p 2p0 (2) (1) p0 Nó vẽ sang hệ trục p – V chọn hình đây: p p V0 2V0 V V0 2V0 V D C 26 Hai trình biến đổi khí liên tiếp cho hình vẽ bên Mô tả sau hai trình đúng: p A Nung nóng đẳng tích sau dãn đẳng áp B Nung nóng đẳng tích sau nén đẳng áp C Nung nóng đẳng áp sau dãn đẳng nhiệt T D Nung nóng đẳng áp sau nén đẳng nhiệt 27 Hai trình biến đổi khí liên tiếp cho hình vẽ câu hỏi 26 Thực trình để từ trạng thái trạng thái 1: A Nén đẳng nhiệt B Dãn đẳng nhiệt C Nén đẳng áp D Dãn đẳng áp V 28 Đồ thị mô tả chu trình khép kín cho hình bên Nếu chuyển đồ thị sang hệ trục tọa độ khác đáp án mô tả tương đương: p p V A p V B V V C 1 p A V p V B p D p p C V T 29 Một lượng khí lí tưởng xác định biến đổi theo chu trình hình vẽ bên Nếu chuyển đồ thị sang hệ trục tọa độ (p,V) đáp án mô tả tương đương: p 2 T V D 30 Một lượng khí lí tưởng xác định biến đổi theo chu trình hình vẽ câu hỏi 29 Nếu chuyển đồ thị sang hệ trục tọa độ (V,T) đáp án mô tả tương đương: Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 68 Hệ thống tập chất khí V V 1 A T V B T V C T D T p 31 Một lượng khí lí tưởng xác định biến đổi theo chu trình hình vẽ bên Nếu chuyển đồ thị sang hệ trục tọa độ (p,T) đáp án mô tả tương đương: p p 1 A T p B T V 3 C D đáp án T 32 Đồ thị sau không biểu diễn trình biến đổi khối khí lí tưởng: V p1 p2 A p p2>p1 T2 p T2>T1 B T1 T2 1/V T2 T2>T1 T1 T pV C V T1 D T2>T1 p 33 Cho đồ thị trình biến đổi trạng thái khối khí hình vẽ bên Hãy đâu nhận xét sai: A Đồ thị biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ tuyệt đối thể tích không đổi B Đồ thị biểu diễn biến thiên thể tích theo nhiệt độ tuyệt đối áp suất không đổi C Đồ thị biểu diễn biến thiên áp suất theo thể tích nhiệt độ không đổi D Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ tuyệt đối theo thể tích áp suất không đổi 34 Một lượng 0,25 mol khí Hêli xi lanh có nhiệt độ T1 thể tích V1 biến đổi theo chu trình khép kín: dãn đẳng áp tới thể tích V2 = 1,5 V1; nén đẳng nhiệt; sau làm lạnh đẳng tích trạng thái ban đầu Nếu mô tả định tính trình đồ thị hình vẽ bên phải sử dụng hệ tọa độ nào? A (p,V) B (V,T) C (p,T) D (p,1/V) p 35 Nung nóng khối khí định, ta vẽ đồ thị hình Dựa vào đồ thị tìm xem thời gian nung nóng khí nào? A Khí bị nén B Khí bị dãn O T C Áp suất khí giảm D Nhiệt độ khí tăng V 36 Nung nóng khối khí định, ta vẽ đồ thị hình Dựa vào đồ thị tìm xem thời gian nung nóng khí nào? A Khí bị nén B Áp suất khí tăng O Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân T Trang 69 Hệ thống tập chất khí C Áp suất khí giảm D Nhiệt độ khí tăng m2 p 37 Hai bình dung tích chứa loại khí với khối m1 lượng m1 m2 có đồ thị biến đổi áp suất theo nhiệt độ hình bên Mối quan hệ m1 m2: T A m1> m2 B m1< m2 C m1= m2 D thiếu kiện kết luận µ2 V 38 Hai xi lanh chứa khối lượng hai chất khí khác µ1 có áp suất khối lượng mol µ1 µ2 có đồ thị biến đổi thể tích theo nhiệt độ hình bên Mối quan hệ µ1 µ2: A µ1>µ2 B µ1=µ2 T C µ1[...]... Hg dịch chuyển về phía bên phải III Bài tập tự luyện 1 Một bình thép chứa khí ở 270C dưới áp suất 6,6.105 Pa Làm lạnh bình khí tới nhiệt độ -730C thì áp suất của khí trong bình là bao nhiêu? ĐS: 4,4.105 Pa 2 Biết thể tích của một lượng khí không đổi a Chất khí ở 00C có áp suất 5 atm Tính áp suất của nó ở 3730C Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 30 Hệ thống bài tập về chất khí b Chất khí ở 00C có... kg/m3 Chú ý: Nếu đề bài cho thêm thể tích V thì ta sẽ tính được khối lượng của khí ôxi : m = .V ( trong đó V có đơn vị m3) Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 9 Hệ thống bài tập về chất khí III Bài tập tự luyện 1 Một khối khí ở 00C và áp suất 10 atm có thể tích 10 lít Hỏi thể tích của khối khí trên ở điều kiện chuẩn? ĐS: V = 100 l 3 0 2 Một bình có dung tích 5000 cm chứa 2,5 mol khí ở nhiệt độ 0 C.. .Hệ thống bài tập về chất khí Dạng 2: Bài toán liên quan đến trạng thái khí ở điều kiện tiêu chuẩn I Phƣơng pháp - Trạng thái 1 (p, V): đề bài cho ở nhiệt độ 00C ; trạng thái 2 (p0, V0): ta đưa khối khí về trạng thái ở điều kiện tiêu chuẩn - Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt cho hai trạng thái cùng ở 00C: pV = p0V0 * Ở điều kiện tiêu chuẩn: p = 1 atm; t = 00C; V = n.22,4 l (n: số mol của chất khí) ... Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 28 Hệ thống bài tập về chất khí Suy ra: T = Thay số tìm được: T = 390 K hay t = 1170C Bài 7: Một bình đầy không khí ở điều kiện tiêu chuẩn( 0 0C; 1,013.105 Pa) được đậy bằng một vật có khối lượng 2 kg Tiết diện của miệng bình 10 cm2 Tìm nhiệt độ lớn nhất của không khí trong bình để không khí không đẩy được nắp bình lên và thoát ra ngoài Biết áp suất khí quyển là p0 = 105 Pa Lấy... tích của chất khí sẽ có giá trị nào sau đây ? Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 23 Hệ thống bài tập về chất khí A 0,3 lít B 0,33 lít C 3 lít D 30 lít 12 Một lượng khí ở nhiệt độ 200C có thể tích 5000 cm3 và áp suất 2 atm Người ta nén đẳng nhiệt khí xuống thể tích 2 lít Áp suất khí nén là: A 5 atm B 50 atm C 5000 atm D 500 atm 13 Khi thở ra dung tích của phổi là 2,4 lít và áp suất của không khí trong... Coi rằng nhiệt độ khí trong bình là không đổi trong các quá trình trên ĐS : a 1,5 atm ; b 0,5 Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 14 Hệ thống bài tập về chất khí Dạng 4: Trạng thái khí trong ống chứa thủy ngân h l0 I Phƣơng pháp p0 - Trạng thái khí khi ống nằm ngang: (p0; V0 = S.l0) - Trạng thái khí khi ống thẳng đứng miệng ống ở trên: l2 (p1 = p0 + h; V1 = S.l1) h - Trạng thái khí khi ống thẳng... …… Sau lần hút khí thứ n : pn-1V = pn(V + V) (n) Nhân n phương trình trên theo vế ta được : p0p1p2 pn-1Vn = p1p2p3 pn(V + V)n Hay : p0Vn = pn(V + V)n Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 12 Hệ thống bài tập về chất khí Suy ra : pn = p0( )n Áp dụng số : p10 = 0,38.105 N/m2 (Chú ý : mỗi lần hút, áp suất khí trong bình thay đổi) Bài 6: Cho 2 lượng khí không phản ứng với nhau: lượng khí 1 có áp suất... = 435 K Vậy nhiệt độ của khí tăng lên: T2 –T1 = 145 K Bài 4: Khối lượng riêng của không khí trong phòng (nhiệt độ t 1) lớn hơn khối lượng riêng của không khí ngoài sân nắng (nhiệt độ t2 > t1) bao nhiêu lần? Biết áp suất không khí trong và ngoài phòng là như nhau Áp dụng: t1 = 270C, t2 = 420C Hướng dẫn giải Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 32 Hệ thống bài tập về chất khí Vì đây là quá trình đẳng... B B l2 h1 = 10 cm và chiều cao cột khí ở đầu ống B là l1 l1 = 20 cm Hỏi khi ta đặt thêm lên pittông một x vật có trọng lượng F = 35 N thì chiều cao cột h1 h2 khí ở đầu ống B là l2 bằng bao nhiêu? x Biết áp suất khí quyển p0 = 105 N/m2 4 3 Trọng lượng riêng của Hg là d =13,6.10 N/m ĐS: l2 = 15,75 cm Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 21 Hệ thống bài tập về chất khí 11 Một bình được đậy kín miệng,... cm, dùng để nén không khí ở áp suất p0 = 105 N/m2 vào quả bóng có thể tích 3 lít Hỏi phải bơm bao nhiêu lần để áp suất của quả bóng là p = 5.105 N/m2 trong hai trường hợp : a Trước khi bơm không có không khí Giáo viên : Nguyễn Thị Thủy Ngân Trang 13 Hệ thống bài tập về chất khí b Trước khi bơm trong quả bóng đã có không khí ở áp suất p0 c Trước khi bơm trong quả bóng đã có không khí ở áp suất p1 = 1,3.105