Vật lý lớp 10: Đề thi 2 các định luật thực nghiệm của chất khí

ĐỀ THI: CÁC ĐỊNH LUẬT THỰC NGHIỆM CỦA CHẤT KHÍ CHUN ĐỀ: CHẤT KHÍ MƠN: VẬT LÍ LỚP 910 BIÊN SOẠN: BAN CHUYÊN MÔN TUYENSINH247.COM Bài 1: Biết khối lượng mol nước   18.103 kg 1mol có N A  6,02.1023 phân tử Xác định số phân tử có 200 cm3 nước Khối lượng riêng nước   1000 kg/m3 Giải Khối lượng nước m  V Khối lượng phân tử nước: m0   NA Số phân tử nước phải tìm: n m VN A 103.2.104.6,02.1023    6,7.1024 phân tử 3 m0  18.10 Bài 2: Một lượng khí khối lượng 15kg chứa 5,64.1026phân tử Phân tử khí gồm nguyên tử hidro cacbon Hãy xác định khối lượng nguyên tử cacbon hidro khí Biết mol khí có N A  6,02.1023 phân tử Giải Số mol khí : n  Mặt khác, n   m  N (N số phân tử khí) NA Do đó: m.N A 15.6, 02.1023   16, 01.103 kg/mol 26 N 5, 64.10 (1) Trong khí có hiđrơ cácbon CH4 có:   (12  4).103 kg/mol (2) Từ (2) (1) ta thấy phù hợp Vậy khí cho CH4 Khối lượng phân tử hợp chất là: mCH = Khối lượng nguyên tử hidro là: mH  m N m N Khối lượng nguyên tử hiđrôlà: Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! mH  4 m mCH   6, 64.1027 kg 16 16 N Khối lượng nguyên tử cacbon là: mC  12 12 m mCH   2.1026 kg 16 16 N Bài 3: Một lượng khí nhiệt độ 18oC tích 1m3 áp suất atm Người ta nén đẳng nhiệt khí với áp suất 3,5atm Tích thể tích khí nén Giải Ta có: PV 1  PV 2  V2  PV 1.1 1   0, 286m3 P2 3,5 Bài 4: Người ta điều chế khí hidro chứa bình lớn áp suất 1atm nhiệt độ 20oC Tính thể tích khí, lấy từ bình lớn để nạp vào bình nhỏ thể tích 20lit áp suất 25atm Coi nhiệt độ khơng đổi Giải Ta có: V1  PV 25.20 2   500 (lít) P1 Bài 5: Tính khối lượng khí oxi đựng bình thể tích 10 lit áp suất 150atm nhiệt độ 0oC Biết kiện chuẩn khối lượng riêng oxi 1,43 kg/m3 Giải Biết   m m   suy 0V0  V V0 V Mặt khác PV 0  PV (1) (2) (vì nhiệt độ khí nhiệt độ điều kiện chuẩn) Từ (1) và(2) suy ra:  0 p p0  1, 43.150  214,5kg / m3 m  214,5.102  2,145kg Bài 6: Ở ống thủy tinh nằm ngang, tiết diện nhỏ, chiều dài L = 100cm, hai đầu bịt kín có cột thủy ngân dài h = 20cm Trong ống có khơng khí Khi đặt ống thẳng đứng cột thủy ngân dịch chuyển xuống đoạn l = 10cm Tìm áp suất khơng khí ống ống nằm ngang cmHg Pa Coi nhiệt độ không khí ống khơng đổi khối lượng riêng thủy ngân ρ = 1,36.104kg/m3 Giải Trạng thái lượng khí hai bên cột thuỷ ngân (ống nằm ngang) Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất!  Lh p1 ;V1    S ; T1   Trạng thái (ống đứng thẳng)  Lh   l  S ; T2  T1 + Đối với lượng khí cột thuỷ ngân: p2 ;V2      Lh   l  S ; T2'  T1 + Đối với lượng khí cột thuỷ ngân: p2' ;V2'     Áp suất khí phần áp suất khí phần cộng với áp suất cột thuỷ ngân gây Do khí phần dưới, ta có:  Lh  p2'  p2  h;V2'    l  S ; T2'  T1   Áp dụng ĐL Bơilơ–Maríơt cho lượng khí Ta có: + Đối với khí trên: p1  L  h  S  p  L  h  2l  S  p 2  L  h   p2  L  h  2l  (1) + Đối với khí dưới: p1  L  h S   p2  h   L  h  2l  S  p Từ (1) & (2): p2   L  h    p2  h  L  h  2l  (2) h  L  h  2l  4l Thay giá trị P2 vào (1) ta được: h  L  h   4l   p1   4l  L  h  20 100  20   4.102    37.5cmHg p1   4.10 100  20  p1   gH  1,36.104.9,8.0,375  5.10 Pa Bài 7: Một bình kín chứa khí oxi nhiệt độ 200C áp suất 105 Pa Nếu đem bình phơi nắng nhiêt độ 400C áp suất bình ? Giải Ta có: p2  p1T2 105.313   1, 068.105 Pa T1 293 Bài 8: Một săm xe máy bơm căng khơng khí nhiệt độ 200C áp suất atm Hỏi săm có bị nổ khơng để nắng nhiệt độ 420C? Coi tăng thể tích săm khơng đáng kể biết săm chịu áp suất tối đa 2,5 atm Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! Giải p1T2 2.315   2,15atm  2,5atm T1 293 Ta có: p2  Săm khơng bị nổ Bài 9: Một bình thủy tinh kín chịu nhiệt chứa khơng khí điều kiện chuẩn Nung nóng bình lên tới 2000C Áp suất khơng khí bình bao nhiêu? Coi nở nhiệt bình khơng đáng kể Giải Ta có: p2  p1T2 1, 013.105.473   1, 755.105 Pa T1 273 Bài 10: Một chai chứa khơng khí nút kín nút có trọng lượng khơng đáng kể, tiết diện 2,5cm2 Hỏi phải đun nóng khơng khí chai lên tới nhiệt độ tối thiêu để nút bật ? Biết lực ma sát nút chai có độ lớn 12 N, áp suất ban đầu khơng khí chai áp suất khí 9,8.104Pa, nhiệt độ ban đầu khơng khí chai -30C Giải Trước nút bật ra, thể tích khí chai khơng đổi q trình đun nóng q trình đẳng tích Tại thời điểm nút bật ra, áp lực khơng khí chai tác dụng lên nút phải lớn áp lực khí lực ma sát: p2 S  Fms  p1S Do đó: p2  Fms  p1 S Vì q trình đẳng tích nên: p1 p2 p T F    T2  T1  T2   ms  p1  T1 T2 p1 p1  S   T2  270  12   9,8.104   402 K  4 9,8.10  2,5.10  Phải đun nóng tới nhiệt độ T2 = 402 K t2 = 1290C Bài 11: Một lượng khí đựng xi lanh có pittơng chuyển động Các thơng số trạng thái lượng khí là: atm, 300K Khi pit tong nén khí, áp suất khí tăng lên tới 3,5 atm, thể tích giảm cịn 12l Xác định nhiệt độ khí nén Giải Ta có: T2  p2V2T1  420 K p1V1 Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Toán – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! Bài 12: Một bóng thám khơng chế tạo để tăng bán kính lên tới 10m bay tầng khí có áp suất 0,03atm nhiệt độ 200K Hỏi bán kímh bong bơm, biêt bóng bơm khí áp suất atm nhiệt độ 300K ? Giải 4  0, 03   103  300 p1V1 p2V2 pVT 3    V1  2   R13  T1 T2 p1T2 200.1  R1  3,56m Bài 13: Tính khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ 1000C áp suất 2.105Pa Biết khối lượng riêng khơng khí 00C 1,01.105 Pa 1,29kg/m3 Giải Thể tích kg khơng khí điều kiện chuẩn là: V0  m 0   0, 78m3 1, 29 Ở 00C 101 kPa: po = 101 kPa; V0 = 0,78 m3; T0 = 273 K Ở 1000C 200 kPa: p = 200 kPa; T = 373K; V = ? Ta có: p0V0 pV   V  0,54m3 T0 T Và    1,85kg / m3 0,54 Bài 14: Một bình cầu dung dịch 20l chứa oxi nhiệt độ 160C áp suất 100atm Tính thể tích lượng khí điều kiện chuẩn Tạo kết tìm gần đúng? Giải V0 1889 lít Vì áp suất q lớn nên khí khơng thể coi khí lí tưởng Do kết tìm mang tính gần Bài 15: Người ta bơm khí oxi điều kiện chuẩn vào bình tích 5000l sau bình chứa đầy khí nhiệt độ 240C áp suất 765mmHg Xác định khối lượng khí bơm vào sau giây Coi trình bơm diễn cách điều đặn Giải Lượng khí bơm vào giây: 3,3g Sau t giây khối lượng khí bình là: m  Vt  V Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! Với  khối lượng riêng khí; V thể tích khí bơm vào sau giây; V thể tích khí bơm vào sau t giây pV p0V0 m m  (1) với V  V0  T T0 0  Thay V V0 vào (1) ta được:   pT0  p0T Lượng khí bơm vào sau giây là: x m V  V pT0 0 5.765.273.1, 29     0, 0033kg / s  3,3 g / s t t t p0T 1800.760.297 Bài 16: Một phịng có kích thước 8m x 5m x 4m Ban đầu khơng khí phịng điều kiện chuẩn, sau nhiệt độ khơng khí tăng lên tới 10oC, áp suất 78 cmHg Tính thể tích lượng khí khỏi phịng khối lượng khơng khí cịn lại phịng Giải V  1,6m3 ; m’ = 204,84 kg Lượng khơng khí phịng trạng thái ban đầu (điều kiện chuẩn) p0 = 76 cmHg ; V0 = 5.8.4 = 160 m3 ; T0 = 273 K Lượng khơng khí phịng trạng thái 2: p2 = 78 cmHg ; V2 ; T2 = 283 K Ta có: p0V0 p2V2 pVT 76.160.283   V2  0   161, 60m3 T0 T2 T0 p2 273.78 Thể tích khơng khí khỏi phịng: V  V2  V0  161,6  160  1,6m3 Thể tích khơng khí khỏi phịng tính điều kiện chuẩn là: p0 V0 p2 V Vp2T0 1, 6.78.273   V0    1,58m3 T0 T2 T2 p0 283.76 Khối lượng khơng khí cịn lại phịng: m'  m  m  V0 0  V0 0  0 V0  V0  m'  204,84kg Bài 17: Một xi lanh có pittong cách nhiệt nằm ngang Pittong vị trí chia xi lanh thành hai phần nhau, chiều dài phần 30cm Mỗi phần chứa lượng khí nhiệt độ 17oC áp suất atm Muốn pittong dịch chuyển 2cm phải đun nóng khí phần lên thêm ? Áp suất cuả khí pittong dịch chuyển Giải Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! T  41, 4K ; p  2,14atm T1 T2 l l Đối với phần khí bị nung nóng: + Trạng thái đầu: p1 ;V1  lS ; T1 (1) + Trạng thái cuối: p ;V2  l  l S ; T2 (2) Đối với phần khí khơng bị nung nóng: + Trạng thái đầu: p1 ;V1  lS ; T1 (1) + Trạng thái cuối: p2' ;V2'  l  l S; T2'  T1 (3) Ta có: p1V1 p 2V2 p' V '   2 T1 T2 T1 Vì pittơng trạng thái cân nên: p2'  p2 Do đó: p2V2 p2V2' p l  l S p2 l  l S l  l     T2  T1 T2 T1 T2 T1 l  l Vậy phải đun nóng khí bên lên them T độ: T  T2  T1  Vì l  l 2l 2.0,02 T1  T1  T1  290  41,4 K l  l l  l 0,3  0,02 p1V1 p2V2  nên: T1 T2 p2  p1V1T2 p1lS T1  T  p1l T1  T  2.0,3  290  41     p2  2,14atm TV T1  l  l  S T1  l  l  290  0,3  0, 02  Truy cập trang http://Tuyensinh247.com/ để học Tốn – Lý – Hóa – Sinh – Văn – Anh – Sử - Địa – GDCD tốt nhất! ... = 27 3 K Lượng khơng khí phịng trạng thái 2: p2 = 78 cmHg ; V2 ; T2 = 28 3 K Ta có: p0V0 p2V2 pVT 76.160 .28 3   V2  0   161, 60m3 T0 T2 T0 p2 27 3.78 Thể tích khơng khí khỏi phòng: V  V2 ... cuối: p2' ;V2'  l  l S; T2'  T1 (3) Ta có: p1V1 p 2V2 p' V '   2 T1 T2 T1 Vì pittơng trạng thái cân nên: p2'  p2 Do đó: p2V2 p2V2' p l  l S p2 l  l S l  l     T2  T1 T2 T1... T2 T1 T2 T1 l  l Vậy phải đun nóng khí bên lên them T độ: T  T2  T1  Vì l  l 2? ??l 2. 0, 02 T1  T1  T1  29 0  41,4 K l  l l  l 0,3  0, 02 p1V1 p2V2  nên: T1 T2 p2  p1V1T2 p1lS T1