Chương 6 ôn tập kiểm tra vật lý 10 chủ đề 21 các đl chất khí

Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 CHỦ ĐỀ 21: CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ A PHẦN LÍ THUYẾT Thế q trình đẳng nhiệt? Phát biểu định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt vẽ dạng đường đẳng nhiệt hệ tọa độ pOV Hướng dẫn * Quá trình đẳng nhiệt: Quá trình biến đổi trạng thái nhiệt độ giữ khơng đổi gọi q trình đẳng nhiệt * Định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt: Ở nhiệt độ khơng đổi, tích áp suất p thể tích V lượng khí xác định số: pV = const * Đường đẳng nhiệt: Trong hệ tọa độ (p,V), đường đẳng nhiệt đường hyperbol Ứng với nhiệt độ khác lượng khí có đường đẳng nhiệt khác Trên hình 109 đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ cao đường Quá trình biến đổi trạng thái thể tích khơng đổi gọi q trình đẳng tích Phát biểu định luật Sác-lơ Vẽ dạng đường đẳng tích hệ tọa độ pOt Hướng dẫn * Định luật Sác – lơ: Áp suất p lượng khí tích khơng đổi phụ thuộc vào nhiệt độ khí sau: p  p0 (1   t) Trong  có giá trị chất khí, nhiệt độ  gọi hệ số tăng áp đẳng tích 273 Đối với khí thực định luật Sác-lơ gần Đường đẳng tích vẽ hệ tọa độ (p, t) hình 110 Nhiệt độ tuyệt đối gì? Viết cơng thức định luật Sác -lơ đường đẳng tích tương ứng nhiệt giai Ken -vin Hướng dẫn Ken-vin đề xuất nhiệt giai mang tên ơng Theo đó, khoảng cách nhiệt độ Ken-vin (kí hiệu 1K) khoảng cách 1o C Không độ tuyệt đối (0K) ứng với nhiệt độ 2730 C Nhiệt độ đo nhiệt giai Ken-vin gọi nhiệt độ tuyệt đối Gọi T nhiệt độ nhiệt giai Ken-vin, t số đo nhiệt độ nhiệt giai Xen-xi-út thì: T= t + 273 Trong nhiệt giai Ken-vin, công thức định luật Sác-lơ là: P = số T Đường đẳng tích (p, T) hình 111 Đường đẳng tích nửa đường thẳng có đường kéo dài qua gốc tọa độ Ứng với thể tích khác lượng khí có đường đẳng tích khác Trên hình 105 đường đẳng tích ứng với thể tích nhỏ đường Thế trình đẳng áp? Phát biểu định luật Gay-Luyt-xắc vẽ dạng đường đẳng áp hệ tọa độ VOT Hướng dẫn * Quá trình đẳng áp: Quá trình biến đổi trạng thái áp suất không đổi gọi q trình đẳng áp * Định luật Gay-Luyt-xắc: Thể tích V lượng khí có áp suất khơng đổi tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối khí: V = số T * Đường đẳng áp: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 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 Trên hình 112 đường đẳng áp ứng với áp suất nhỏ đường Viết phương trình trạng thái khí lí tưởng Hướng dẫn Phương trình xác định mối liên hệ ba thơng số trạng thái chất khí gọi phương trình trạng thái khí lí tưởng Giả sử thông số trạng thái lượng khí xác định trang thái ( p1 , V1 ,T1 ), trạng thái ( p , V2 ,T2 ) Giữa thông số trạng thái có mối liên hệ sau: pV p1V1 p V2 hay = số  T T1 T2 Nêu quy ước điều kiện tiêu chuẩn nhiệt độ áp suất sau: Hướng dẫn Người ta quy ước điều kiện tiêu chuẩn nhiệt độ áp suất sau: + Nhiệt độ: t o  0o C  To  273o K + áp suất: p  760mmHg  p  1,013.105 Pa Hằng số khí lí tưởng (R): Đối với mol khí điều kiện tiêu chuẩn po Vo  R gọi số To khí lí tưởng Với p  1,013.105 Pa ; T0  273o K ; V0  22, 4l / mol , phép tính cho thấy giá trị R là: R  8,31J / mol.K Viết phương trình Cla-pê-rơn – Men-đê-lê-ép nêu rõ đại lượng có phương trình Hướng dẫn Phương trình: pV  vRT  m RT  Trong p, V, T thông số trạng thái, m khối lượng khí,  khối lượng mol khí, v m số mol khí R số khí lí tưởng  B PHẦN BÀI TẬP Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích lít đến thể tích lít thấy áp suất tăng lên lượng p  40kPa Hỏi áp suất ban đầu khí bao nhiêu? Một bọt khí đáy hồ sau 8m lên đến mặt nước Hỏi thể tích bọt tăng lên lần? Lấy g  10m / s2 Một bơm tay có chiều cao h = 50cm đường kính d = 5cm, người ta dùng bơm để đưa khơng khí vào săm xe đạp Hỏi phải bơm lâu để đưa vào săm lít khơng khí có áp suất 5.105 N / m2 Biết thời gian lần bơm 2,5s áp suất ban đầu săm áp suất khí 105 N / m Trong trình bơm nhiệt độ khơng khí khơng đổi Có hai bình chứa hai loại khí khác tích V1  lít V2  4,5 lít Các bình nối thơng với ống nhỏ có khóa K Ban đầu, khóa K đóng, áp suất bình p1  1,6at p2  3, 4at Mở khóa K nhẹ nhàng để khí hai bình thơng với cho nhiệt độ khơng đổi, tính áp suất hỗn hợp khí Coi hai khí khơng xảy tác dụng hóa học tiếp xúc Một ống nhỏ dài, tiết diện (S), đầu kín, đầu hở lúc đầu ống đặt thẳng đứng, miệng ống Trong ống phía đáy có cột khơng khí dài l1  30cm ngăn cách với bên cột thủy ngân dài h = 15cm Áp suất khí 76cmHg nhiệt độ khơng đổi Tính chiều cao cột khơng khí chứa ống trường hợp: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 a) Ống đặt thẳng đứng, miệng b) Ống đặt nằm ngang Biết thể tích lượng khí khơng đổi a) Chất khí 0o C có áp suất 5atm Tính áp suất 137 o C b) Chất khí 0o C có áp suất p o , cần đun nóng chất khí lên độ để áp suất tăng lên lần? Một bình nạp khí nhiệt độ 57o C áp suất 280kPa Sau bình chuyển đến nơi có nhiệt độ 86o C Tính độ tăng áp suất khí bình Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ 27 o C áp suất 0,64atm Khi đèn cháy sáng, áp suất khí đèn 1,28atm khơng làm vỡ bóng đèn Tính nhiệt độ khí đèn cháy sáng Coi dung tích bóng đèn khơng đổi Đun nóng đẳng tích khối khí lên 20o C áp suất khí tăng thêm áp suất khí ban đầu Tìm 40 nhiệt độ ban đầu khí 10 Đun nóng đẳng áp khối khí lên đến 47 o C thể tích khí tăng thêm thể tích khí lúc đầu 10 Tìm nhiệt độ ban đầu khí 11 Một bình cầu chứa khơng khí ngăn cách với khơng khí bên ngồi giọt thủy ngân dịch chuyển ống nằm ngang Ống có tiết diện S  0,1cm2 Biết 0o C , giọt thủy ngân cách mặt bình cầu l1  30cm 5o C giọt thủy ngân cách bình cầu l2  50cm Tính thể tích bình cầu, cho rẳng thể tích vỏ coi khơng đổi 12 Trong xi lanh động đốt có 2, 2dm3 hỗn hợp khí áp suất 1at nhiệt độ 67o C Pit-tơng nén xuống làm cho thể tích hỗn hợp khí 0,36dm3 áp suất tăng lên tới 14,2at Tính nhiệt độ hỗn hợp khí nén 13 Nén 24 lít khí nhiệt độ 27 o C cho thể tích lít Vì nén nhanh khí bị nóng lên đến 77o C Hỏi áp suất khí tăng lên lần? 14 Một bình thép dung tích 62 lít chứa khí hiđrơ áp suất 4,5Mpa nhiệt độ 27 o C Dùng bình bơm bóng bay, dung tích 8,5 lít, tới áp suất 1,05.105 Pa Nhiệt độ khí bóng bay 13o C 15 Tính khối lượng riêng khơng khí đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3140m Biết lên cao thêm 10m áp suất khí giảm 1mmHg nhiệt độ đỉnh núi 2o C Khối lượng riêng khơng khí điều kiện chuẩn (áp suất 760mmHg nhiệt độ 0o C ) 1,29kg / m3 16 Một bình chứa 4,8 lít khí hiđrơ 5.105 Pa 14o C Người ta tăng nhiệt độ khí lên tới 26o C Vì bình khơng thật kín nên có phần khí ngồi áp suất bình khơng thay đổi Tính khối lượng khí ngồi biết khối lượng mol hiđrô 2.103 kg / mol 17 Ở nhiệt độ T1 , áp suất p1 , khối lượng riêng chất khí 1 Lập biểu thức khối lượng riêng chất khí nhiệt độ T2 , áp suất p 18 Một bình chứa khí hyđrơ nén, thể tích 10 lít, nhiệt độ o C , áp suất 50atm Khi nung nóng bình, bình hở nên phần khí ngồi; phần khí lại có nhiệt độ 17o C áp suất cũ Tính khối lượng hyđrơ ngồi 19 Đồ thị hình 113 cho biết chu trình biến đổi trạng thái khối khí lí tưởng, biểu diễn hệ tọa độ (V, T) Hãy biểu diễn chu trình biến đổi hệ tọa độ (p, V) (p, T) 20 Một chất khí lý tưởng biến đổi theo trình sau: - Từ sang 2: làm lạnh đẳng áp http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 - Từ sang 3: giãn nở đẳng nhiệt - Từ sang 4: Nung nóng đẳng áp - Từ sang 1: Nén đẳng nhiệt Hãy biểu diễn trình hệ tọa độ (V, T), (p, T), (p, V) C HƯỚNG DẪN VÀ ĐÁP SỐ Gọi p1 p áp suất ứng với thể tích V1  lít thể tích V2  lít Theo định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt ta có: V1 p1 p1  p p  p      1,5 V2 p2 p1 p1 Áp suất ban đầu: p1  2p  2.40  80kPa Trên mặt nước, áp suất bọt khí áp suất khí (tức p o  105 Pa ), thể tích bọt khí Vo Ở độ sâu 8m thể tích bọt khí V, áp suất bọt khí là: p  p o  p n  105  103.10.8  1,8.105 Pa Coi nhiệt độ không đổi, ta có: p o Vo  pV  Vo p 1,8.105    1,8 V po 105 Vậy thể tích bọt khí tăng lên 1,8 lần d 3,14.h h  50  981, 25cm3 4 Gọi n số lần bơm để khơng khí đưa vào săm có áp suất p1 thể tích V1 Thể tích bơm: V  s.h  Ta có: p  p1  p0 hay p1  p  p o  (5  1)105  4.105 N / m Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: p1V1 4.105.7.103   29 lần p o Vo 105.981, 25 Cứ lần bơm thời gian 2,5s  29 lần bơm thời gian t = 72,5s Khi khóa K mở (bình thơng nhau) Gọi p1 ' p ' áp suất riêng phần chất khí thứ np o Vo  p1V1 hay n  thứ hai Khi áp suất hỗn hợp khí bình là: p  p1 ' p ' (1) Xét chất khí bình A B khóa K đóng mở Theo định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt ta có: p1V1 V1  V2 pV p2 V2  p '(V1  V2 )  p '  2 V1  V2 p1V1  p1 '(V1  V2 )  p1 '  (2) (3) Thay (2) (3) vào (1) ta được: p  p1 ' p '  p1V1  p2 V2 1,6.3  3, 4.4,5   2,68at V1  V2  4,5 a) Ống đặt thẳng đứng, miệng dưới: Gọi p1 , V1 p , V2 áp suất, thể tích cột khơng khí ống tương ứng với miệng ống phía phía Ta có: p1  po  h  76  15  91cmHg; V1  l1S  30S p2  po  h  76  15  61cmHg; V1  l2S Khối khí ống khơng đổi nhiệt độ không đổi nên theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 p1V1  p2 V2  91.30S  61l2S  l2  44,75cm b) Ống đặt nằm ngang: Cột thủy ngân khơng có tác dụng lên cột khơng khí nên: p3  po Theo định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ốt ta có: p1V1  p3V3  91.30S  76l3S  l3  35,9cm a) Quá trình đẳng tích nên: p2 T2 T (273  137)   P2  p1   7,5atm p1 T1 T1 273 p p p b) Từ o   T  To với p  4p o ,To  273o K To T po Suy ra: T  4.273  1092o K hay t  1092  273  819o C Ta có T1  273  57  330o K; T2  273  86  359o K p1 p T 359   p2  p1  280  304,6kPa T1 T2 T1 330 Độ tăng áp suất: p  p2  p1  304,6  280  24,6kPa Theo định luật Sác-lơ: Khối lượng thể tích khí bóng đèn khơng đổi Ta áp dụng định luật Sác-lơ: T2 p2 p 1, 28   T2  T1  (273  27)  600o K T1 p1 p1 0,64 Gọi p1 ,T1 áp suất nhiệt độ khí lúc đầu; p ,T2 áp suất nhiệt độ khí lúc cuối p p pT Theo định luật Sác-lơ:   T1  T1 T2 p2 p1; T2  T1  20 Với: p  p1  40 p T p (T  20) Thay p T2 vào ta được: T1   1  T1  800o K 41 p2 p1 40 Hay t1  800  273  527 o C 10 Gọi V1 ,T1; V2 ,T2 thể tích nhiệt độ trước sau đun V V VT Theo định luật Gay-Luyt-xắc:   T1  T1 T2 V2 Với V2  V1  V1  1,1V1 ; T2  273  47  320o K 10 V 320 320  T1    290,9o K  t1  290,9  273  17,9o C 1,1V1 1,1 11 Vì giọt thủy ngân nằm cân hai vị trí áp suất khí bình áp suất khí quyển, dó theo định luật Gay-Luyt-xắc ta có: V  1S V  2S V  30.0,1 V  50.0,1    T1 T2 273 278  thể tích bình (phần hình cầu): V  106,2cm2 http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 p1V1 p V2 p VT   T2  2 T1 T2 p1V1 14, 2.0,36.(273  67) Thay số: T2   790o K 1.2,  nhiệt độ t  790  273  517 o C pV p V p V T 13 Từ phương trình trạng thái: 1  2   T1 T2 p1 V2 T1 p 24 273  77 Thay số:   3,5 lần p1 273  27 14 Ở nhiệt độ 13o C áp suất 1,05.105 Pa , thể tích lượng khí hyđrô là: p1V1T2 4,5.106.62.(273  13) V2    2533,14 lít p 2T1 1,05.105.(273  27) 2533,14  62 Số bóng bay bơm được: n   291 8,5 12 Áp dụng phương trình trạng thái 15 Trạng thái lượng khơng khí (m) đỉnh núi có thơng số sau: áp suất p1  760  314  446mmHg; thể tích V1  m 1 ( 1 khối lượng riêng khơng khí đỉnh núi); nhiệt độ T1  275o K Trạng thái khơng khí điều kiện chuẩn: m ; nhiệt độ To  273o K o p V pV p p Áp dụng phương trình trạng thái: o o  1  o  To T1 Too T11 pT 446.273.1, 29  1  o o   0,75g / cm3 T1po 275.760 Áp suất po  760mmHg ; thể tích Vo  16 Áp dụng phương trình Cla-pê-rơn – Men-đê-lê-ép: * Trạng thái (khi chưa tăng nhiệt độ): Khối lượng m1 , p1  5.105 Pa; V1  4,8 lít; nhiệt độ T1  287o K pV m p V Từ phương trình: 1  R  m1  1 T1  T1R * Trạng thái (khi tăng nhiệt độ): Khối lượng m2 , p2  p1  5.105 Pa; V2  V1  4,8 lít; nhiệt độ T2  299o K pV m p V  p V Từ phương trình: 2  R  m  2  1 T2  T2 R T2 R Khối lượng khí ngoài: p V  1  p V p V m  m1  m  1  1 hay m  1    R  T1 T2  T1R T2 R 5.105.4,8.103.2.103  1  5  Thay số: m     8, 07.10 kg 8,31  287 299  17 Gọi m khối lượng khối khí http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word Tải file Word website http://dethithpt.com – Hotline : 096.79.79.369 Theo phương trình Cla-pê-rơn – Men-đê-lê-ép, ta suy ra:   m p   V RT p p m m  ; 2    V1 RT1 V2 RT2  p T p T Lập tỉ số:   2  1 1 p1 T2 p1 T1 18 Gọi khối lượng khí bình trước sau nung m1 , m2 Áp dụng phương trình Cla-pê-rơn – Men-đê-lê-ép, ta có: m m pV pV pV  RT1  m1   pV  RT2  m    RT1  RT2 Suy độ biến thiên khối lượng khí bình là: pV  1  50.10.2  1  m  m  m1          1, 47g R  T2 T1  0, 048  290 280  Dấu "–" cho biết khí bớt khỏi bình 19 Ta có nhận xét: * (1)  (2): đẳng áp * (2)  (3): đẳng nhiệt * (3)  (1): đẳng tích Ta vẽ đồ thị sau (hình 114a, b) 20 Các đồ thị biểu diễn hình 115 Ở trạng thái (1) (2) ta có: 1  http://dethithpt.com – Website chuyên đề thi – tài liệu file word ... mặt nước, áp suất bọt khí áp suất khí (tức p o  105 Pa ), thể tích bọt khí Vo Ở độ sâu 8m thể tích bọt khí V, áp suất bọt khí là: p  p o  p n  105  103 .10. 8  1,8 .105 Pa Coi nhiệt độ khơng... suất khí ban đầu Tìm 40 nhiệt độ ban đầu khí 10 Đun nóng đẳng áp khối khí lên đến 47 o C thể tích khí tăng thêm thể tích khí lúc đầu 10 Tìm nhiệt độ ban đầu khí 11 Một bình cầu chứa khơng khí. .. khí,  khối lượng mol khí, v m số mol khí R số khí lí tưởng  B PHẦN BÀI TẬP Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích lít đến thể tích lít thấy áp suất tăng lên lượng p  40kPa Hỏi áp suất ban đầu khí