KIẾN THỨC CHUNG VÀ BÀI TẬP VẬN DỤNG CHƯƠNG V.CHẤT KHÍ

CHƯƠNG V : CHẤT KHÍ CHỦ ĐỀ I: THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ – CẤU TẠO CHẤT A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Cấu tạo chất - Các chất cấu tạo từ hạt riêng biệt phân tử - Các phân tử chuyển động khơng ngừng - Các phần tử chuyển động nhanh nhiệt độ vật cao Tùy theo lực tương tác phân tử yếu hay mạnh mà chất tồn thể khí, thể lỏng hay thể rắn * Các trạng thái cấu tạo chất : Đặc điểm Khoảng cách phân tử Lực phân tử Sắp xếp phân tử Chuyển động phân tử Thể tích Hình dạng Khí Lỏng Rắn Rất lớn Nhỏ Rất nhỏ Rất nhỏ Chỉ đáng Lớn Liên kết phân tử Rất lớn Liên kết kể va chạm gần phân tử Có trật tự, chưa chặt chẽ, chưa tạo thành Rất trật tự, tạo thành Hồn tồn hỗn độn mạng tinh thể mạng tinh thể Dao động quanh vị Dao động quanh vị trí cân dịch chuyển trí cân cố định Tự phía mạng tinh thể Có thể tích bình Có thể tích riêng xác Có thể tích riêng xác chứa định định Có hình dạng Có hình dạng phần Có hình dạng riêng xác tồn bình chứa chứa bình định Tính chất chất khí : • Mỗi chất khí tạo thành từ phân tử giống hệt • Khi đựng bình kín, chất khí chiếm tồn dung tích bình chứa – ta nói chất khí có tính bành trướng • Chất khí dễ nén, tăng áp suất tác dụng lên lượng khí thể tích chất khí giảm đáng kể • Chất khí có khối lượng riêng nhỏ chất rắn chất lỏng Thuyết động học phân tử chất khí : • Chất khí bao gồm phân tử, kích thước phân tử nhỏ coi chất điểm • Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn khơng ngừng, chuyển động phụ thuộc vào nhiệt độ, khơng có hướng ưu tiên gọi chuyển động nhiệt phân tử khí • Khi chuyển động phân tử va chạm với với thành bình … Khi có nhiều phân tử khí va chạm với thành bình gây áp suất chất khí lên thành bình chứa * Khí lí tưởng: Chất khí phân tử coi chất điểm tương tác khí chạm gọi khí lí tưởng CHỦ ĐỀ II: CÁC ĐẲNG Q TRÌNH A KIẾN THỨC TRỌNG TÂM I Q TRÌNH ĐẲNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT BƠI-LƠ – MA-RI-ỐT 1 Định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt: • Nhiệt độ tuyệt đối (K): T = t + 273 • Nội dung định luật: Trong q trình đẳng nhiệt lượng khí định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích • Biểu thức định luật: p ∼ hay p.V = số V Xét hai trạng thái (1) (2) , ta có biểu thức: p1 V1 = p2.V2 Đường đẳng nhiệt: - Đường đẳng nhiệt đổ thị biểu diễn quan hệ áp suất p thể tích V lượng khí xác định nhiệt độ khơng đổi - Trong hệ tọa độ (p, V), đường đẳng nhiệt đường hyperbol Ứng với nhiệt độ khác lượng khí có đường đẳng nhiệt khác Hệ tọa độ (p,V) Hệ tọa độ ( V , T) Hệ tọa độ ( p , T) II Q TRÌNH ĐẲNG TÍCH – ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ Định luật Sác lơ: • Nội dung định luật: Trong q trình đẳng tích lượng khí định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối • Biểu thức: p ~ T => = số Gọi p1 , T1 áp suất nhiệt độ tuyệt đối khối khí trạng thái Gọi p2 , T2 áp suất nhiệt độ tuyệt đối khối khí trạng thái p1 T1 = p T2 Đường đẳng tích : - Trong hệ tọa độ (p,T) đường đẳng tích đường thẳng mà kéo dài qua gốc tọa độ - Với thể tích khác khối lượng khí,ta có đường đẳng tích khác - Các đường đẳng tích ứng với thể tích nhỏ đường đẳng tích Hệ tọa độ (p,T) Hệ tọa độ (p,V) Hệ tọa độ (V,T) III Q TRÌNH ĐẲNG ÁP – ĐỊNH LUẬT GAYLUY-XẮC Định luật Gayluy-xắc: • Nội dung định luật: Trong q trình đẳng áp lượng khí định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối • Biểu thức định luật : V hay V = const T Khí biến đổi đẳng áp từ trạng thái (1) sang trạng thái (2) ,có : V1 V2 = T1 T2 Đường đẳng áp: - Đường đẳng áp đồ thị biểu diễn quan hệ thể tích nhiệt độ lượng khí xác định áp suất khơng đổi - Trong hệ tọa độ (V,T), đường đẳng áp nửa đường thẳng có đường kéo dài qua gốc tọa độ Ứng với áp suất khác lượng khí có đường đẳng áp khác Hệ tọa độ (V,T) Hệ tọa độ (p,V) Hệ tọa độ (p,T) IV PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG PHƯƠNG TRÌNH CLA-PÊRƠN –MEN-ĐÊ-LÊ-ÉP Khí thực khí lí tưởng - Các khí thực ( chất khí tồn thực tế ) tn theo gần định luật chất khí - Chỉ có khí lí tưởng tn theo định luật chất khí học - Khi nhiệt độ thấp, khác biệt khí thực khí lí tưởng khơng q lớn nên ta áp dụng định luật chất khí Phương trình trạng thái khí lí tưởng: - Phương trình trạng thái khí lí tưởng phương trình biểu thị mối quan hệ thơng số trạng thái (p ; V ; T) khối lượng khí xác định - Phương trình: = số - Xét lượng khí xác định trạng thái (1) (2) : = PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG m = số = số => = p∼ Q trình đẳng nhiệt Q trình đẳng tích Q trình đẳng áp T = số ( T1 = T2) V = số ( V1 = V2) p = số ( p1 = p2) hay p.V = số V p ~ T => = số p1 V1 = p2.V2 p1 T1 = p T2 Biểu đồ tư chương Chất khí: V V = const T V1 V2 = T1 T2 hay B PHÂN DẠNG VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP CHỦ ĐỀ 1: THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ – CẤU TẠO CHẤT Tính chất sau khơng phải phân tử vật chất thể khí? A Chuyển động hỗn loạn B Chuyển động khơng ngừng C Chuyển động hỗn loạn khơng ngừng D Chuyển động hỗn loạn xung quanh vị trí cân cố định Tính chất sau khơng phải phân tử? A Chuyển động khơng ngừng B Giữa phân tử có khoảng cách C Có lúc đứng n, có lúc chuyển động D Chuyển động nhanh nhiệt độ vật cao Câu sau nói chuyển động phân tử khí khơng ? A Chuyển động phân tử lực tương tác phân tử gây B Các phân tử chuyển động khơng ngừng C Các phân tử chuyển động nhanh nhiệt độ vật cao D Các phân tử chuyển động hỗn loạn Chất khí gây áp suất lên thành bình chứa : A Nhiệt độ B Va chạm C Khối lượng hạt D Thể tích Phát biểu sau sai nói chất khí ? A Lực tương tác phân tử yếu B Các phân tử khí gần C Chất khí khơng có hình dạng thể tích riêng D Chất khí ln ln chiếm tồn thể tích bình chứa nén dễ dàng Chọn câu sai nói cấu tạo chất: A Các phân tử ln ln chuyển động hỗn độn khơng ngừng B Các phân tử chuyển động nhanh nhiệt độ vật cao ngược lại C Các phân tử ln ln đứng n chuyển động nhiệt độ vật cao D Các chất cấu tạo từ hạt riêng biệt phân tử Trong chuyển động nhiệt, phân tử lỏng A chuyển động hỗn loạn B chuyển động hỗn loạn quanh vị trí cân C chuyển động hỗn loạn quanh vị trí cân xác định D dao động quanh vị trí cân vị trí khơng cố định mà di chuyển Chất khí dễ nén vì: A Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn khơng ngừng B Lực hút phân tử yếu C Các phân tử cách xa D Các phân tử bay tự phía CHỦ ĐỀ 2: ĐỊNH LUẬT BƠILƠ – MARIỐT Phương pháp giải • Áp dụng cho khối khí có khối lượng khơng đổi, khơng có biến đổi hóa học, khơng thay đổi nhiệt độ, thay đổi thể tích, áp suất - Liệt kê hai trạng thái 1( p1, V1) trạng thái ( p2, V2) - Sử dụng định luật: p1 V1 = p2.V2 Chú ý: Khi tìm p V1, V2 đơn vị ngược lại • Về áp suất, cần ý: - Các đơn vị thường dùng: * 1N/m2 = 1Pa * 1atm = 1,031.105 Pa * 1mmHg = 133Pa = 1torr * 1atm = 1bar = 760mmHg = 105Pa = 105N/m2 • Về đồ thị : - Trong hệ tọa độ (p, V) đường đẳng nhiệt đường hyperbol - Trong hệ tọa độ (p, T) đường đẳng nhiệt đường thẳng song song với trục Op - Trong hệ tọa độ (V, T) đường đẳng nhiệt đường thẳng song song với trục OV VẬN DỤNG: Bài 1: Một lượng khí tích 10 lít áp suất atm Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất atm Tính thể tích khí nén Coi nhiệt độ khơng đổi Giải : Ở trạng thái : P1 = 1atm, V1 = 10lít Ở trạng thái : P2 = 4atm, V2 = ? Áp dụng định luật Bơi lơ – Mariơt: P1V1 = P2V2 Suy : V2 = P1V1/P2 =1.10/4 = 2,5 lít Bài 2: Một xilanh chứa 200cm3 khí áp suất 2.105Pa Pittông nén khí xilanh xuống 100cm3.Tính áp suất khí xilanh lúc Coi nhiệt độ không đổi Giải : Ở trạng thái : P1 = 2.105Pa, V1 = 200cm3 Ở trạng thái : V2 = 100cm3, p2 = ? Áp dụng định luật Bơi lơ – Mariơt: P1V1 = P2V2 Suy : p2 = P1V1/V2 =2.10 200/100 = 4.105Pa Bài 3: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 9(l) đến thể tích (l) thấy áp suất tăng lên lượng ∆p = 40kPa Hỏi áp suất ban đầu khí bao nhiêu? Giải - Gọi p1 áp suất khí ứng với V1 = (l) - Gọi p2 áp suất ứng với p2 = p1 + ∆p - Theo định luật luật Bơi-lơ – Ma-ri-ot : p1V1 = p2V2 ⇔ p1 = ( p1 + ∆p ) ⇒ p1 = 2.∆p = 2.40 = 80kPa Bài 4: Một khối khí xác định chứa bình tích 4l, áp suất 2atm Nếu tăng áp suất thêm 0,5atm thể tích khối khí bao nhiêu? Giải: V1 = 5l ; P1 = 2atm P2 = P1 + ∆P = 2,5atm Áp dụng: P1V1 = P2V2 Suy ra: V2 = 4l Bài 5: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 9l đến thể tích 4l thấy áp suất tăng thêm lượng 50kPa Áp suất ban đầu chất khí bao nhiêu? Giải: V1 = 9l ; V2 = 4l ; ∆P = 50KPa Ta có: V2 p1 = V p2 = (p1 + ∆p ) Hay 5p1 = 4∆p  p1 = 40kPa Bài 6: Bơm không khí có áp suất p1=1atm vào bóng có dung tích bóng không đổi V=2.5 lít Mỗi lần bơm ta đưa 125cm không khí vào bóng đó.Biết trước bơm bóng chứa không khí áp suất 1at nhiệt độ khơng đổi.Sau bơm 12 lần,áp suất bên bóng ? Giải: Ở trạng thái 1: p1=1at ; V1 = 12.125cm = 12.125.10-3 dm3(lít) trạng thái : V2 = 2.5 lít ; p2 = ? p dụng đònh luật Bôilơ –Mariốt: P1V1 = P2V2 Suy : p2 = p1V1/V2 = 0,6atm Vậy áp suất bên bóng : + 0,6 = 1,6 atm LUYỆN TẬP: TRẮC NGHIỆM: Phát biểu với nội dung đònh luật Bôilơ-Mariốt ? a Trong trình đẳng áp, nhiệt độ không đổi, tích áp suất thể tích khối lượng khí xác đònh số b Ttong trình đẳng tích, nhiệt độ không đổi, tích áp suất thể tích lượng khí xác đònh số c Trong trình đẳng nhiệt lượng khí đònh áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích d Trong trình đẳng nhiệt lượng khí đònh áp suất tỉ lệ thuận với thể tích Q trình biến đổi trạng thái nhiệt độ giữ khơng đổi gọi q trình A Đẳng nhiệt B Đẳng tích C Đẳng áp D Đoạn nhiệt Hệ thức sau phù hợp với đònh luật Bôi- lơ-Ma-ri-ốt? A.p1V1 = p2V2 p p B V = V p V 1 D p = V 2 C p ≈ V 4.Biểu thức sau p1V1 = p2V2 biểu diễn q trình A.đẳng áp B.đẳng tích C.đẳng nhiệt D đẳng áp đẳng nhiệt 5.Trong hệ toạ độ (p, V) đường đẳng nhiệt có dạng là: A đường parabol B đường thẳng qua gốc toạ độ C đường hyperbol D đường thẳng kéo dài qua gốc toạ độ Biểu thức sau không phù hợp với trình đẳng nhiệt ? A p ∼ V B p.V = const D V∼ T C V ∼ p 7.Đònh luật Boyle – Mariot a áp suất cao b nhiệt độ thấp c với khí lý tưởng Đồ thị sau biểu diễn định luật Bơilơ – Mariơt: p p p d) với khí thực p 9.0 Nén đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích lít áp nhiêu lần:? suất khí tăng lên bao V V V V A 2.5 lần B 1.5 lần B C lần D lần D A C 10 Nén đẳng nhiệt từ thể tích lít đến thể tích lít thấy áp suất khí tăng lên lượng 50 Pa hỏi áp suất ban đầu khí bao nhiêu? A 2.5 Pa B 25 Pa C 10 Pa D 100 Pa 11 Khi thở dung tích phổi 2,4 lít áp suất khơng khí phổi 101,7.10 3Pa Khi hít vào áp suất phổi 101,01.103Pa Coi nhiệt độ phổi khơng đổi, dung tích phổi hít vào bằng: A 2,416 lít B 2,384 lít C 2,4 lít D 1,327 lít 12 Dưới áp suất 10 Pa lượng khí tích 10 lít Nếu nhiệt độ giữ khơng đổi áp suất tăng lên 1,25 105 Pa thể tích lượng khí là: A V2 = lít B V2 = lít C V2 = lít D V2 = 10 lít 13 Một xilanh chứa 100 cm khí áp suất 2.10 Pa Pit tơng nén đẳng nhiệt khí xilanh xuống 50 cm3 Áp suất khí xilanh lúc : A 105 Pa B 3.105 Pa C 105 Pa D 5.105 Pa I.TỰ LUẬN: Một khối khí tích 50 lít, áp suất 105Pa Nén khối khí với nhiệt độ không đổi cho áp suất tăng lên 2.105Pa thể tích khối khí là: ĐS 25 lít Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích lít áp suất khí tăng lần? ĐS:Tăng 2,5 lần 3.Dưới áp suất 10000N/m lượng khí tích 10 lít Thể tích lượng khí áp suất 50000N/m ? ĐS: lít 4.Một bình có dung tích 10 lít chứa chất khí áp suất 30atm.Coi nhòet độ khí không đổi áp suất khí atm Nếu mở nút bình thể tích chất khí ? ĐS :300lít 5.Khí nén đẳng nhiệt từ thể tích 20 lít đến thể tích 15 lít,áp suất khí tăng thêm 0,6at.Tìm áp suất ban đầu khí? ĐS:1,8 at( p2 = p1 + 0,6 ) Dưới áp suất 105 Pa lượng khí tích 2,5lít Ở áp suất 1,25.105 Pa, lượng khí tích ? ĐS : 2lít Một khối khí nhốt xilanh pittông áp suất 1,5.10 Pa Nén pittông để thể tích 1/3 thể tích ban đầu( nén đẳng nhiệt) p suất khối khí bình lúc ? ĐS : 45.10 Pa ( V2 = V1 ) CHỦ ĐỀ 2: ĐỊNH LUẬT SÁC – LƠ Phương pháp giải - Định luật áp dụng cho lượng khí có khối lượng thể tích khơng đổi - Liệt kê hai trạng thái 1( p1, T1) trạng thái ( p2, T2) - Sử dụng định luật Sac – lơ: p1 T1 = p2 T2 Chú ý: giải đổi t0C T(K): T(K) = t0C + 273 * Về đồ thị : - Trong hệ tọa độ (p, T) đường đẳng tích đường thẳng di qua gốc tọa độ O - Trong hệ tọa độ (p, V) đường đẳng tích đường thẳng song song với trục Op - Trong hệ tọa độ (V, T) đường đẳng tích đường thẳng song song với trục OV VẬN DỤNG: Bài 1: Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ, đèn sáng nhiệt độ bóng đèn 400 oC, áp suất bóng đèn áp suất khí 1atm Tính áp suất khí bóng đèn đèn chưa sang 22oC Giải Trạng thái Trạng thái T1 = 295K T2 = 673K P1 = ? P2 = 1atm Theo ĐL Sác – lơ p1 p2 = ⇒ p1 = 0,44atm T1 T2 Bài 2: Khí bình kín có nhiệt độ 350K áp suất 40atm Tính nhiệt độ khí áp suất tăng lên 1,2 lần Biết thể tích khơng đổi Giải Trạng thái : P1 = 40atm, T1 = 350K Trạng thái : P2 = 1,2P1 , T2 = ? Theo định luật Sáclơ : P1/T1 = P2/T2 => T2 = P2T1/P1 = 1,2T1 = 420K Bài 3: Biết thể tích lượng khí khơng đổi Lượng khí 00C có áp suất atm Tính áp suất 137 0C Cần đun nóng lượng khí 10 0C lên độ để áp suất tăng lên lần Giải : Áp suất 137 0C: p2 = p1T2 5.410 = = 7,5 atm T1 273 Nhiệt độ cần đun nóng để áp suất tăng lần: T2 = p 2T1 p1 283 = = 1132 (K) => t2 = 859 (0C) p1 p1 Bài 4: Một săm xe máy bơm căng khơng khí nhiệt độ 200C áp suất atm Hỏi săm có bị nổ khơng để ngồi nắng nhiệt độ 420C? Coi tăng thể tích săm khơng đáng kể biết săm chịu áp suất tối đa 2,5 atm Giải p2 = p1T2 2.315 = = 2,15atm < 2,5atm T1 293 Săm khơng bị nổ Bài 5: Đun nóng đẳng tích khối khí lên 20oC áp suất khí tăng thêm1/40 áp suất khí ban đầu tìm nhiệt độ ban đầu khí Giải - Gọi p1, T1 áp suất nhiệt độ khí lúc đầu - Gọi p2, T2 áp suất nhiệt độ khí lúc sau Theo định luật Sác – lơ p1 p2 p T = ⇒ T1 = T1 T2 p2 p1 Với p2 = p1 + 40 T2 = T1 + 20 ⇒ T1 = p1 ( T1 + 20 ) 41 p1 40 = 800 K ⇒ t1 = 527o C Bài 6: Nếu nhiệt độ khí trơ bóng đèn tăng từ nhiệt độ t1 = 15oC đến nhiệt độ t2 = 300oC áp suất trơ tăng lên lần? Giải Trạng thái 1: T1= 288K; p1; Trạng thái 2: T2 = 573; p2 = kp1 Vì q trình đẳng tích, nên ta áp dụng định luật Charles cho hai trạng thái khí (1) (2): p1T2 = p2T1 => 573p1 = 288.kp1 => k = 573 191 = ≈ 1,99 288 96 Vậy áp suất sau biến đổi gấp 1,99 lần áp suất ban đầu LUYỆN TẬP: TRẮC NGHIỆM: 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 C Đường thẳng kéo dài khơng qua gốc toạ độ D Đường thẳng cắt trục p điểm p = p0 Q trình sau xem q trình đẳng tích ? A Đun nóng khí bình hở B Khơng khí bóng bị phơi nắng, nóng lên làm bong bóng căng (to hơn) C Đun nóng khí xilanh, khí nở đẩy pittơng di chuyển lên D Đun nóng khí bình đậy kín Hệ thức sau phù hợp với định luật Sác – lơ p1 p2 = T B T2 p = C t số p1 T2 = D p T1 A p ~ t Cho đồ thị p – T biểu diễn hai đường đẳng tích khối khí xác định hình vẽ Đáp án sau biểu diễn mối quan hệ thể tích: A.V1 > V2 B V1 < V2 C V1 = V2 D V1 ≥ V2 p V1 V2 T Một khối khí lí tưởng nhốt bình kín Tăng nhiệt độ khối khí từ 1000C lên 2000C áp suất bình sẽ: A Có thể tăng giảm B tăng lên lần áp suất cũ C tăng lên lần áp suất cũ D tăng lên lần áp suất cũ Nhiệt độ khơng tuyệt đối nhiệt độ đó: A Nước đơng đặc thành đá B tất chất khí hóa lỏng C tất chất khí hóa rắn D chuyển động nhiệt phân tử dừng lại Trong hệ tọa độ p - T đường đẳng tích có dạng ? A Đường thẳng song song với trục tung B Đường parabol C Đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ D Đường thẳng song song với trục hồnh Biết thể tích khối lượng khí khơng đổi Chất khí nhiệt độ 200C có áp suất p1 Phải đun nóng chất khí lên nhiệt độ để áp suất tăng lên lần A 8190K B 8790C C 8790K D 8190C Một săm xe máy bơm căng khơng khí nhiệt độ 20 C áp suất 2atm Khi để ngồi nắng nhiệt độ 420C, áp suất khí săm bao nhiêu? Coi thể tích khơng đổi A 2,05 atm B 2,0 atm C 2,1 atm D 2,15 atm 10 Một lượng khí C có áp suất 1,50.10 Pa thể tích khí khơng đổi áp suất 2730 C : A p2 = 105 Pa B.p2 = 2.105 Pa C p2 = 3.105 Pa D p2 = 4.105 Pa 11 Một bình chứa lượng khí nhiệt độ 270C áp suất 2.105 Pa Nếu áp suất tăng gấp đơi nhiệt độ khối khí : A.T = 300 0K B T = 540K C T = 13,5 0K D T = 6000K 12 Một bình kín chứa khí ơxi nhiệt độ 270C áp suất 105Pa Nếu đem bình phơi nắng nhiệt độ 1770C áp suất bình là: A 1,5.105 Pa.B 105 Pa C 2,5.105 Pa D 3.105 Pa TỰ LUẬN : 1.Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ 27 0C áp suất 0,64 atm Khi đèn cháy sáng áp suất khí bóng đèn 1,28 atm Tính nhiệt độ bóng đèn đèn cháy sáng 2.Một bình kín chứa khí oxi nhiệt độ 200C áp suất 105 Pa Nếu đem bình phơi nắng nhiêt độ 400C áp suất bình ? 3.Một bóng đèn tắt có nhiệt độ 250C, sáng nhiệt độ bóng đèn 3230C Áp suất khí nhiệt độ 3230C tăng hay giảm lần? Một lượng khí có áp suất lớn chứa bình tích khơng đối Nếu có 50% khối lượng khí khỏi bình nhiệt độ tuyệt đối bình tăng thêm 50% áp suất khí bình thay đổi ? CHỦ ĐỀ 3: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG Q TRÌNH ĐẲNG ÁP: Phương pháp giải * Phương trình trạng thái áp dụng cho biến đổi lượng khí xác định : - Liệt kê trạng thái ( p1,V1,T1) (p2,V2,T2) - Áp dụng phương trình trạng thái: = : p1 ,V1,T1 áp suất ,thể tích nhiệt độ tuyệt đối lượng khí trạng thái p2 ,V2,T2 áp suất ,thể tích nhiệt độ tuyệt đối lượng khí trạng thái * Định luật Gay – luy xắc: - Định luật áp dụng cho lượng khí có khối lượng áp suất khơng đổi - Liệt kê hai trạng thái 1( V1, T1) trạng thái ( V2, T2) - Sử dụng định luật Gay – luy- xắc: V1 V2 = T1 T2 Bài 1: Một bình đựng chất khí tích lít, áp suất 15 atm nhiệt độ 27 0C a) Tính áp suất khối khí hơ nóng đẳng tích khối khí đến nhiệt độ 127 0C b) Tính nhiệt độ khối khí nén khối khí đến thể tích 200 cm3 áp suất 18 atm Giải: p1T2 = 20 atm T1 p 2V2T1 b) Nhiệt độ sau nén: T2 = = 36 K =>t2 = - 237 0C p1V1 a) Khi hơ nóng đẳng tích: p2 = Bài 2: Ở nhiệt độ 2730C thể tích lượng khí 12 lít Khi áp suất khí không đổi nhiệt độ 5460C thể tích lượng khí ? Giải: trạng thái : T1 = 273+273 = 546K ; V1 = 12 Lít trạng thái : T2 = 273 + 546 = 819K ; V2 = ? Áp dụng định luật Gay-Luy-Xắc: V1 V2 V T 12.819 = ⇒ V2 = = = 18 L T1 T2 T1 546 Bài 3: Một khối khí đem giãn nở đẳng áp từ nhiệt độ t1 = 320C đến nhiệt độ t2 = 1170C, thể tích khối khí tăng thêm 1,7lít Tìm tích khối khí trước sau giãn nở Giải Trạng thái 1: T1 = 305K; V1 Trạng thái 2: T2 = 390K ; V2 = V1 + 1,7 (lít) Vì q trình đẳng áp, nên: V1 T2 = V2.T1 => 390V1 = 305(V1 + 1,7) => V1 = 6,1lít Vậy + thể tích lượng khí trước biến đổi V1 = 6,1 lít ; + thể tích lượng khí sau biến đổi V2 = V1 + 1,7 = 7,8lít Bài 4: Tính khới lượng riêng của khơng khí ở 100oC , áp śt 2.105 Pa Biết khới lượng riêng của khơng khí ở 0oC, áp śt 1.105 Pa là 1,29 Kg/m3? Giải - Ở điều kiện ch̉n, nhiệt đợ To = 273 K và áp śt po = 1,01 105 Pa 1kg khơng khí có thể tích là m Vo = ρ0 = 1, 29 = 0,78 m3 Ở điều kiện T2 = 373 K, áp śt p2 = 105 Pa, 1kg khơng khí có thể tích là V2, Áp dụng phương trình trạng thái, p0 V0 p2 V2 = T T2 Ta có: p0 V0 T2 ⇒ V = T0 p2 = 0,54 m3 Vậy khới lượng riêng khơng khí ở điều kiện này là ρ = 0,54 = 1,85 kg/m3 Bài 5: thể tích lượng khí giảm 1/10, áp suất tăng 1/5 nhiệt độ tăng thêm 16 0C so với ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu khí Giải TT1: p1, V1, T1 TT2: p2 = 1,2p1, V2 = 0,9V1, T2 = T1 +16 p1V1 p2 V2 = ⇒ T1 = 200 K T2 Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: T1 Bài 6: pít tơng máy nén, sau lần nén đưa lít khí nhiệt độ 27 C áp suất atm vào bình chưa khí thể tích 2m3 tính áp suất khí bình pít tơng thực 1000 lần nén Biết nhiệt độ bình 42 C Giải TT1 TT2 p1 = 10atm p2 =? V1 = nV = 1000.4 = 4000l V2 = 2m3 = 2000l T1 = 300K T2 = 315K Áp dụng phương trình trạng thái: p1V1 p2 V2 = ⇒ p2 = 2,1atm T1 T2 Bài 7: Một lượng khí tích 20 lít, áp suất 1atm, nhiệt độ 270C a) Khi giữ cho nhiệt đợ khới khí khơng đởi, thể tích khối khí 10 lít thì áp śt của khới khí là ? b) Tìm nhiệt độ lượng khí nói nén vào bình tích 12 lít, để áp suất khí tăng lên lần Giải a) Có : p1.V1 = p2.V2 => p2 = p1 V1 1.20 = = atm V2 10 b) Áp suất khí tăng lên lần : p3 = 5.p1 = atm Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng,có: pV pV = T T 1 => T3 = 3 p3 V3 T1 5.12.300 = = 900 K p1 V1 1.20 => t3 = 900 – 273 = 6270C LUYỆN TẬP: TRẮC NGHIỆM: Phát biểu phù hợp với định luật Gay Luy xắc ? a Trong q trình thể tích lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối b Trong q trình đẳng áp, thể tích lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối c Trong q trình đẳng tích, thể tích tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối d Trong q trình đẳng áp, thể tích lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối Trong q trình đẳng áp lượng khí định thì: A thể tích tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối B thể tích tỉ lệ nghịch với áp suất C thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối D thể tích tỉ lệ thuận với áp suất Phương trình trạng thái khí lí tưởng cho biết mối liên hệ sau đây: A.nhiệt độ áp suất B.nhiệt độ thể tích C.thể tích áp suất D.nhiệt độ, thể tích áp suất Đại lượng sau khơng phải thơng số trạng thái lượng khí: A thể tích B áp suất C nhiệt độ D khối lượng Trong hệ toạ độ(V,T)đường biểu diễn sau đường đẳng áp ? A Đường thẳng song song với trục hồnh B Đường thẳng song song với trục tung C Đường hypebol D Đường thẳng kéo dài qua góc tọa độ 6.Hệ thức sau khơng phù hợp với q trình đẳng áp? A V = số T B V ~ T C V ~ T D V1 V2 = T1 T2 Phương trình trạng thái tổng qt khí lý tưởng là: pV = số T VT = số C p A pT = số V p1V2 p 2V1 = D T1 T2 B Trường hợp sau khơng áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng A Nung nóng lượng khí bình đậy kín B Dùng tay bóp lõm bóng C Nung nóng lượng khí xilanh làm khí nóng lên, dãn nở đẩy pittơng dịch chuyển D Nung nóng lượng khí bình khơng đậy kín Một khối khí 27oC tích 10 lít Nhiệt độ khối khí thể tích khối khí 12 lít Coi áp suất khí khơng đổi A -230C B 32,40C C 22,50C D 870C 10 Một bơm chứa 100cm khơng khí nhiệt độ 27 C áp suất 105 Pa Khi khơng khí bị nén xuống 20cm3 nhiệt độ tăng lên tới 3270 C áp suất khơng khí bơm là: A p = 7.10 Pa B p = 8.10 Pa C p = 9.10 Pa D p = 10.10 Pa 11 Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế 40 cm3 khí ơxi áp suất 750 mmHg nhiệt độ 3000K Khi áp suất 1500 mmHg, nhiệt độ 1500K thể tích lượng khí : A 10 cm3 B 20 cm3 C 30 cm3 D 40 cm3 12 Một lượng khí đựng xilanh có pittơng chuyển động Các thơng số trạng thái lượng khí là: at, 15lít, 300K Khi pittơng nén khí, áp suất khí tăng lên tới 3,5 at, thể tích giảm 12lít Nhiệt độ khí nén : A 400K B.420K C 600K D.150K 13 Nén 10 lít khí nhiệt độ 27 C để thể tích giảm lít, q trình nén nhanh nên nhiệt độ tăng đến 600C Áp suất khí tăng lần: A 2,78 B 3,2 C 2,24 D 2,85 TỰ LUẬN: Câu 1: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế 40 cm3 khí hidrơ áp suất 750 mmHg nhiệt độ 270C tính thể tích lượng khí điều kiện chuẩn Câu 2: Cho lượng khí H2 khơng đổi trạng thái ban đầu có thơng số sau: 40cm , 750 mmHg nhiệt độ 270C.Nếu sang trạng thái khác áp suất tăng thêm 10mmHg nhiệt độ giảm 00C thể tích ứng với trạng thái bao nhiêu? Câu 3: Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế 20 cm3 khí hydro áp suất 750 mmHg nhiệt độ 270C Hỏi thể tích lượng khí áp suất 720 mmHg nhiệt độ 170C bao nhiêu? Câu 4: Trong xi lanh động có chứa lượng khí nhiệt độ 400C áp suất 0,6 atm Sau bị nén, thể tích khí giảm lần áp suất tăng lên đến atm Tính nhiệt độ khí cuối q trình nén Câu 5: Một lượng khí đựng xilanh có pittơng chuyển động Các thơng số trạng thái lượng khí có áp śt là atm, thể tích là 15dm 3, nhiệt đợ là 270C a) Khi giữ cho nhiệt đợ khới khí khơng đởi, nén pittơng đến thể tích lít thì áp śt của khới khí là ? b) Khi pittơng nén khí, áp suất khí tăng lên tới atm, thể tích giảm lít Hỏi nhiệt độ khới khí là 0C ? Câu 6: Một khối khí nhiệt độ t=27oC, áp suất 1atm, V=30l thực qua q trình biến đổi liên tiếp: - Đun nóng đẳng tích để nhiệt độ khí 277oC - Giãn nở đẳng nhiệt để thể tích sau 45l a)Tính áp suất sau khối khí b)Biễu diễn đồ thị q trình biến đổi trạng thái hệ tọa độ (P,V), (P,T) Câu 7: Một khối khí xi lanh ban đầu có V=4, l 27oC áp suất 2atm biến đổi theo chu trình gồm giai đoạn: Giai đoạn 1: giãn nở đẳng áp, thể tích khí tăng lên 6,3l Giai đọan 2: nén đẳng nhiệt Giai đoạn 3: làm lạnh đẳng tích để trở trạng thái ban đầu a)Xác định thơng số lại b)Vẽ đồ thị biểu diễn chu trình hệ tọa độ (P,V) (P,T) [...].. .Bài 5: Đun nóng đẳng tích một khối khí lên 20oC thì áp suất khí tăng thêm1/40 áp suất khí ban đầu tìm nhiệt độ ban đầu của khí Giải - Gọi p1, T1 là áp suất và nhiệt độ của khí lúc đầu - Gọi p2, T2 là áp suất và nhiệt độ khí lúc sau Theo định luật Sác – lơ p1 p2 p T = ⇒ T1 = 1 2 T1 T2 p2 1 p1 Với p2 = p1 + 40 T2 = T1 + 20 ⇒ T1 = p1 ( T1 + 20 ) 41 p1 40 = 800 K ⇒ t1 = 527o C Bài 6: Nếu nhiệt độ khí. .. lượng khí trong một xilanh làm khí nóng lên, dãn nở và đẩy pittơng dịch chuyển D Nung nóng một lượng khí trong một bình khơng đậy kín 9 Một khối khí ở 27oC có thể tích là 10 lít Nhiệt độ của khối khí đó là bao nhiêu khi thể tích khối khí đó là 12 lít Coi áp suất khí là khơng đổi A -230C B 32,40C C 22,50C D 870C 3 0 10 Một cái bơm chứa 100cm khơng khí ở nhiệt độ 27 C và áp suất 105 Pa Khi khơng khí bị... kg/m3 Bài 5: nếu thể tích của một lượng khí giảm đi 1/10, áp suất tăng 1/5 và nhiệt độ tăng thêm 16 0C so với ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu của khí Giải TT1: p1, V1, T1 TT2: p2 = 1,2p1, V2 = 0,9V1, T2 = T1 +16 p1V1 p2 V2 = ⇒ T1 = 200 K T2 Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: T1 0 Bài 6: pít tơng của một máy nén, sau mỗi lần nén đưa được 4 lít khí ở nhiệt độ 27 C và áp suất 1 atm vào bình chưa khí. .. 1 ( p1,V1,T1) và 2 (p2,V2,T2) - Áp dụng phương trình trạng thái: = trong đó : p1 ,V1,T1 là áp suất ,thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí ở trạng thái 1 p2 ,V2,T2 là áp suất ,thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí ở trạng thái 2 * Định luật Gay – luy xắc: - Định luật này áp dụng cho lượng khí có khối lượng và áp suất khơng đổi - Liệt kê hai trạng thái 1( V1, T1) và trạng thái 2... Liệt kê hai trạng thái 1( V1, T1) và trạng thái 2 ( V2, T2) - Sử dụng định luật Gay – luy- xắc: V1 V2 = T1 T2 Bài 1: Một bình đựng chất khí có thể tích 2 lít, áp suất 15 atm và nhiệt độ 27 0C a) Tính áp suất của khối khí khi hơ nóng đẳng tích khối khí đó đến nhiệt độ 127 0C b) Tính nhiệt độ khối khí khi nén khối khí đến thể tích 200 cm3 và áp suất 18 atm Giải: p1T2 = 20 atm T1 p 2V2T1 b) Nhiệt độ sau... 20 cm3 khí hydro ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ ở 270C Hỏi thể tích của lượng khí trên ở áp suất 720 mmHg và nhiệt độ 170C là bao nhiêu? Câu 4: Trong xi lanh của một động cơ có chứa một lượng khí ở nhiệt độ 400C và áp suất 0,6 atm Sau khi bị nén, thể tích của khí giảm đi 4 lần và áp suất tăng lên đến 5 atm Tính nhiệt độ của khí ở cuối q trình nén Câu 5: Một lượng khí đựng trong một xilanh có pittơng... hơ nóng đẳng tích: p2 = Bài 2: Ở nhiệt độ 2730C thể tích của một lượng khí là 12 lít Khi áp suất khí không đổi và nhiệt độ là 5460C thì thể tích lượng khí đó là bao nhiêu ? Giải: ở trạng thái 1 : T1 = 273+273 = 546K ; V1 = 12 Lít ở trạng thái 2 : T2 = 273 + 546 = 819K ; V2 = ? Áp dụng định luật Gay-Luy-Xắc: V1 V2 V T 12.819 = ⇒ V2 = 1 2 = = 18 L T1 T2 T1 546 Bài 3: Một khối khí đem giãn nở đẳng áp... Đun nóng khí trong 1 bình hở B Khơng khí trong quả bóng bị phơi nắng, nóng lên làm bong bóng căng ra (to hơn) C Đun nóng khí trong 1 xilanh, khí nở đẩy pittơng di chuyển lên trên D Đun nóng khí trong 1 bình đậy kín 3 Hệ thức nào sau đây phù hợp với định luật Sác – lơ p1 p2 = T B 1 T2 p = C t hằng số p1 T2 = D p 2 T1 A p ~ t 4 Cho đồ thị p – T biểu diễn hai đường đẳng tích của cùng một khối khí xác... Tìm nhiệt độ của lượng khí nói trên khi nén nó vào trong một bình có thể tích 12 lít, để áp suất khí tăng lên 5 lần Giải a) Có : p1.V1 = p2.V2 => p2 = p1 V1 1.20 = = 2 atm V2 10 b) Áp suất khí tăng lên 5 lần : p3 = 5.p1 = 5 atm Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng,có: pV pV = T T 1 1 3 1 => T3 = 3 3 p3 V3 T1 5.12.300 = = 900 K p1 V1 1.20 => t3 = 900 – 273 = 6270C LUYỆN TẬP: TRẮC NGHIỆM: 1 Phát... lượng khí khơng đổi Chất khí ở nhiệt độ 200C có áp suất p1 Phải đun nóng chất khí lên nhiệt độ bao nhiêu để áp suất tăng lên 3 lần A 8190K B 8790C C 8790K D 8190C 0 9 Một săm xe máy được bơm căng khơng khí ở nhiệt độ 20 C và áp suất 2atm Khi để ngồi nắng nhiệt độ 420C, thì áp suất khí trong săm bằng bao nhiêu? Coi thể tích khơng đổi A 2,05 atm B 2,0 atm C 2,1 atm D 2,15 atm 0 5 10 Một lượng khí ở 0