Bài 49. Bài tập về chất khí

Bài 49. Bài tập về chất khí tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực...

Hµ Néi, th¸ng 10 n¨m

2011

I MỤC ĐÍCH YÊU CẦU

II NỘI DUNG

III PHƯƠNG PHÁP

4.1 Một số khái niệm.

4.1.1 Thông số trạng thái và ph ơng trình trạng thái.

- Trạng thái của một vật đ ợc xác định bởi

một tập hợp các đai l ợng vật lý Các đại l ợng

vật lý này gọi là các thông số trạng thái

- Hệ thức liên hệ giữa các thông số trạng

thái của một vật gọi là ph ơng trình trạng

thái của vật đó

- Để biểu diễn trạng thái của một khối khí

nhất định, ng ời ta dùng ba thông số trạng

thái: thể tích V, áp suất P, và nhiệt độ T

của khối khí

f(P, V, T) = 0

4.1.2 Khái niệm áp suất và nhiệt độ

a áp

suất

b Nhiệt

độ

áp suất là một đại l ợng vật lý có giá trị bằng lực nén vuông góc lên một

đơn vị diện tích

S

F P

∆

=

Nhiệt độ là một đại l ợng vật lý đặc

tr ng cho mức độ chuyển động hỗn loạn phân tử của các vật

T = t + 273

T không đổi , thể tích thay đổi

quan sát và nhận xét sự thay đổi

của áp suất?

I.TRẠNG THÁI VÀ QUÁ TRèNH BIẾN ĐỔI TRẠNG THÁI

Nhiệt độ T

Áp suất p

Thể tớch V

1

1.5

2 0.5

4.2 Các định luật thực nghiệm về chất khí.

4.2.1 Định luật

Bôilơ-Mariốt.

- Phát biểu: Trong qúa trình đẳng

nhiệt, tích của thể tích và áp suất của

khối khí là một hằng số

p2

Giữ cho thể tích không đổi

Vận dụng

Bài toán

Một khối khí có thể tích 4 lít ở áp suất 105 Pa Nếu

nén thể tích khối khí xuống còn 2 lít thì áp suất của

khối khí lúc này là bao nhiêu ?

Tóm tắt

Tt 1 Tt 2

V1= 4 lít V2= 2 lít

p1= 10 5 Pa p2= ?

Giải

Theo định luật Boyle - Mariotte:

p1V1= p2V2

Vậy p2 =

V2

Thay số vào ta có kết quả:

p2= 2.10 5 Pa T= conts

p1V1

4.2.2 Các định luật

Gay-Luytxăc

* Định luật 1

- Biểu

T

P

cos

=

* Định luật 2

- Phát biểu: Trong qúa trình đẳng áp

của một khối khí , thể tích tỷ lệ với

nhiệt độ tuyệt đối

nt T

V

cos

=

- Biểu

thức:

- Phát biểu: Trong qúa trình đẳng tích của một khối khí , áp suất tỷ lệ với nhiệt

độ tuyệt đối

Nhúng quả bóng bàn bẹp vào nước nóng, quả bóng

phồng lên như cũ

Trong quá trình này, cả nhiệt độ, thể tích và áp suất của một lượng khí chứa trong quả bóng đều thay đổi Vậy phải dùng phương trình nào để xác định mối liên hệ giữa

ba thông số của lượng khí này?

- Khí thực là khí tồn tại trong thực tế

VD: Khí Ô xi, Hidro, Các bon nic…

- Khí lí tưởng tuân theo đúng các định luật chất khí

4.2.3 Ph ¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ

lý t ëng

- Ở điều kiện thường, khí thực được coi như là khí

lí tưởng

P1 , V1 , T1 P2 , V2, T2

P’ , V2 , T1

(1)

(1 / )

(2)

Xét một lượng khí xác định, thực hiện quá trình biến đổi trạng thái theo sơ đồ dưới đây:

Lượng khí chuyển

từ trạng thái (1)

sang (1’) bằng quá

trình nào?

Lượng khí chuyển

từ trạng thái (1’) sang (2) bằng quá trình nào?

Phương trình nào biểu diễn mối liên

hệ giữa ba thông số trạng thái trên?

Quá trình

đẳng nhiệt

Quá trình đẳng tích

I KHÍ THỰC VÀ KHÍ LÍ TƯỞNG:

II PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÍ TƯỞNG:

p

O

p’

p 1

p 2

V 1 V 2

1

1’

2

T 1

T 2

Đồ thị biểu diễn quá trình biến đổi từ trạng thái ( p1,V1,T1 ) sang trạng thái ( p2,V2,T2 ):

V

P1 , V1 , T1 P’ , V

2 , T1

* Trong quá trình đẳng nhiệt (1,1’), p và V có mối liên hệ gì?

* Trong quá trình đẳng

tích (1’, 2), p và T có mối

liên hệ gì?

,

2

p

p

,

Từ hai phương trình trên ta

có tìm được mối liên hệ giữa ba thông số trạng thái

không?

P ’ , V2 , T1

(1 / )

P2 , V2 , T2 (2)

- Với một lượng khí xác định:

1 1 2 2

p V p V

- Víi 1 kmol khÝ m = µ kg (µ lµ khèi l îng ph©n tö)

pV

R gäi lµ h»ng sè khÝ lý t ëng, R=8,31.103 J/kmol.K

- Với một khèi khí có khối lượng m, thể tích v:

+ Thể tích 1Kmol là V= v/m µ

+Phương trình trạng thái: p.v = (mRT): µ

Vận dụng

Một lượng khí đựng trong một xi-lanh có pit-tông chuyển động được Lúc đầu khí có thể tích 15 lít, nhiệt độ 270C và

áp suất 2atm Khi pit-tông nén khí đến thể tích 12 lít thì áp suất khí tăng lên tới 4atm Nhiệt độ trong pit-tông lúc này là bao nhiêu?

Tóm tắt

Trạng thái 1

p1 = 2atm

V1 = 15 lít

T1 = 273 + 27 = 300 K

Trạng thái 2

p2 = 4atm

V2 = 12 lít

T2 = ?

Giải

Áp dụng phương trình trạng thái khí lí tưởng, ta có:

2 2

2 1

1 1

p V

T T

p V

⇒ =

1 2 2

1 2

V p V

T T

1

p =

2

4.12

T 300

2.15

⇒ = = 480K

KÕt luËn