Bài giảng Chuyên đề Vật lý 10 - Chương 6: Chủ đề 1 trang bị cho người học kiến thức cơ bản về quá trình đẳng nhiệt - Định luật Bôilơ Mariốt. Sau khi học xong bài này, học sinh có thể nắm được các phương pháp giải bài toán định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ot. Mời các bạn cùng tham khảo.
Chương 6: CHẤT KHÍ Chủ đề 1: Qúa trình đẳng nhiệt – định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt Chủ đề 2: Quá trình đẳng tích – định luật Sac-lơ Chủ đề 3: Quá trình đẳng áp – định luật Gay – Luyxac Chủ đề 4: Phương trình trạng thái khí lí tưởng Chủ đề 5: Phương trình Claperon - Mendeleep Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 I Kiến thức: A Phương pháp giải tốn định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ot - Liệt kê hai trạng thái 1( p1, V1) trạng thái ( p2, V2) - Sử dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot p1V1 = p2V2 Chú ý: tìm p V1, V2 đơn vị ngược lại * Một số đơn vị đo áp suất: 1N/m2 = 1Pa 1at = 9,81.104 Pa 1atm = 1,031.105 Pa 1mmHg = 133Pa = 1torr Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 1: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT BÔILƠ MARIOT II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÍ DỤ MINH HOẠ VD1: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 9(l) đến thể tích (l) thấy áp suất tăng lên lượng ∆p = 40 kPa Hỏi áp suất ban đầu khí bao nhiêu? HD - Gọi p1 áp suất khí ứng với V1 = (l) - Gọi p2 áp suất ứng với p2 = p1 + ∆p - Theo định luật luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot p1V1 = p2V2 ⇔ p1 = ( p1 + ∆p ) ⇒ p1 = 2.∆p = 2.40 = 80 kPa VD2: Xi lanh ống bom hình trụ có diện tích 10cm2, chiều cao 30 cm, dùng để nén khơng khí vào bóng tích 2,5 (l) Hỏi phải bơm lần để áp suất bóng gấp lần áp suất khí quyển, coi bóng trước bơm khơng có khơng khí nhiệt độ khơng khí khơng đổi bơm HD - Mỗi lần bơm thể tích khơng khí vào bóng Vo = s.h = 0,3 (l) - Gọi n số lần bơm thể tích V1 = n.Vo thể tích cần đưa vào bóng áp suất p1 = po Theo ra, ta có : P2 = 3p1 V2 = 2,5 (l) Theo định luật Bơi-lơ – Ma-ri-ot p V p 2,5 2 n.p1.Vo = p2.V2 ⇒ n = p V = p 0,3 = 25 o Vậy số lần cần bơm 25 lần Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 1: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT BÔILƠ MARIOT II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÍ DỤ MINH HOẠ VD3: Người ta điều chế khí hidro chứa vào bình lớn áp suất 1atm nhiệt độ 20oC Tính thể tích khí phải lấy từ bình lớn để nạp vào bình nhỏ tích 20lít áp suất 25atm Coi trình đẳng nhiệt HD Trạng thái 1: V1 =?; p1 = 1atm; Trạng thái 2: V2 = 20l; p2 = 25atm Vì trình đẳng nhiệt, nên ta áp dụng định luật Boyle – Mariotte cho hai trạng thái khí (1) (2): p1V1 = p2V2 => 1.V1 = 25.20 => V1 = 500lít VD4: Người ta biến đổi đẳng nhiệt 3g khí hidro điều kiện chuẩn (po=1atm To= 273oC) đến áp suất 2atm Tìm thể tích lượng khí sau biến đổi HD m Thể tích khí hidro điều kiện tiêu chuẩn: Vo = n.22,4 = µ 22,4 = 33,6 (lít) Trạng thái đầu: po = 1atm; Vo = 33,6 lít; Vì q trình đẳng nhiệt, nên ta áp dụng định luật Boyle – Mariotte cho hai trạng thái trên: pV = poVo 2.V = 1.33,6 => V= 16,8lít Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 1: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT BƠILƠ MARIOT II CÁC DẠNG BÀI TẬP VÍ DỤ MINH HOẠ VD5: Mỗi lần bơm đưa Vo = 80 cm3 khơng khí vào ruột xe Sau bơm diện tích tiếp xúc với mặt đường 30cm2, thể tích ruột xe sau bơm 2000cm3, áp suất khí 1atm, trọng lượng xe 600N Tính số lần phải bơm (coi nhiệt độ khơng đổi trình bơm) HD - Gọi n số lần bơm để đưa khơng khí vào ruột xe Vậy thể tích khơng khí cần đưa vào ruột xe V1 = nVo = 80n cm3 Và áp suất p1 = 1atm Áp suất p2 sau bơm 600 p2 = 0, 003 = 2.10 Pa = 2atm thể tích V2 = 2000cm3 Vì q trình bơm đẳng nhiệt nên : p1V1 = p2 V2 ⇔ 80 n = 2000.2 ⇒ n = 50 Vậy số lần cần bơm 50 lần Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 1: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT BÔILƠ MARIOT II CÁC DẠNG BÀI TẬP BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1: Khi thở dung tích phổi 2,4 lít áp suất khơng khí phổi 101,7.103Pa Khi hít vào áp suất phổi 101,01.103Pa Coi nhiệt độ phổi khơng đổi, dung tích phổi hít vào bằng: Đs 2,416 lít Câu 2: Để bơm đầy khí cầu đến thể tích 100m3 có áp suất 0,1atm nhiệt độ không đổi người ta dùng ống khí hêli tích 50 lít áp suất 100atm Số ống khí hêli cần để bơm khí cầu bằng: Đs V(m ) Câu 3: Một khối khí đặt điều kiện nhiệt độ khơng đổi có biến thiên thể tích theo áp suất hình vẽ 2,4 Khi áp suất có giá trị 0,5kN/m2 thể tích khối khí 0,5 p(kN/m ) bằng: Đs 4,8m3 Câu 4: Một bọt khí tích 1,5cm3 tạo từ khoang tàu ngầm lặn độ sâu 100m mực nước biển Hỏi bọt khí lên mặt nước tích bao nhiêu? Giả sử nhiệt độ bọt khí khơng đổi, biết khối lượng riêng nước biển 103kg/m3, áp suất khí p0 = 105Pa g = 10m/s2 Đs 16,5cm Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 Chủ đề 1: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT BÔILƠ MARIOT II CÁC DẠNG BÀI TẬP BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 5: Một ống thủy tinh tiết diện S, đầu kín đầu hở, chứa cột thủy ngân dài h = 16cm Khi đặt ống thẳng đứng, đầu hở chiều dài cột khơng khí l1 = 15cm, áp suất khí p0 = 76 cmHg Khi đặt ống thủy tinh thẳng đứng đầu hở cột khơng khí ống có chiều dài l2 bằng: Đs 23cm Câu 6: Một ống thủy tinh tiết diện S, đầu kín đầu hở, chứa cột thủy l2 ngân dài h = 16cm Khi đặt ống thẳng đứng, đầu hở chiều dài cột h khơng khí l1 = 15cm, áp suất khí p0 = 76 cmHg Khi đặt ống thủy tinh h l1 nghiêng góc α = 300 phương thẳng đứng, đầu hở chiều cao cột khơng khí ống bằng: Đs 16cm Câu 7: Một ống thủy tinh úp vào chậu thủy ngân hình vẽ làm cột khơng khí bị nhốt phần đáy có chiều dài l = 56mm, làm cột thủy ngân dâng lên h = 748mmHg, áp suất khí 768 mmHg Thay đổi áp suất khí làm cột thủy ngân tụt xuống, coi nhiệt độ khơng đổi, tìm áp suất khí cột thủy ngân dâng lên h’ = 734mmHg: Đs 750mmHg Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 l h Chủ đề 1: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT – ĐỊNH LUẬT BÔILƠ MARIOT II CÁC DẠNG BÀI TẬP BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 8: Ở điều kiện tiêu chuẩn: mol khí 00C có áp suất 1atm thể tích 22,4 lít Hỏi bình có dung tích lít chứa 0,5 mol khí nhiệt độ 00C có áp suất bao nhiêu: Đs 2,24 atm Câu 9: Ở mặt hồ, áp suất khí p0 = 10 Pa Một bọt khí đáy hồ sâu 5m lên mặt nước thể tích bọt khí tăng lên lần, giả sử nhiệt độ đáy hồ mặt hồ nhau, khối lượng riêng nước 103kg/m3, g = 9,8m/s2: Đs 1,49 lần Câu 10: Một xilanh chứa khối khí, pít - tơng cách đáy xilanh khoảng 15cm Hỏi phải đẩy pít – tông theo chiều nào, đoạn để áp suất khí xilanh tăng gấp lần? Coi nhiệt độ khí khơng đổi q trình trên: Đs Sang trái 10cm Câu 11: Nếu áp suất lượng khí lí tưởng xác định biến đổi 2.105Pa thể tích biến đổi lít Nếu áp suất lượng khí biến đổi 5.105Pa thể tích biến đổi lít Biết nhiệt độ khơng đổi trình Áp suất thể tích ban đầu khí là: Đs 4.105Pa, lít Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 01689.996.187 ... đơn vị đo áp suất: 1N/m2 = 1Pa 1at = 9, 81 .10 4 Pa 1atm = 1, 0 31 .10 5 Pa 1mmHg = 13 3Pa = 1torr Vu Dinh Hoang - lophocthem.com - vuhoangbg@gmail.com 016 89.996 .18 7 Chủ đề 1: Q TRÌNH ĐẲNG NHIỆT – ĐỊNH... Bôi-lơ – Ma-ri-ot - Liệt kê hai trạng thái 1( p1, V1) trạng thái ( p2, V2) - Sử dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ot p1V1 = p2V2 Chú ý: tìm p V1, V2 đơn vị ngược lại * Một số đơn vị đo áp suất: 1N/m2... khí phổi 10 1 ,7 .10 3 Pa Khi hít vào áp suất phổi 10 1 , 01 .10 3 Pa Coi nhiệt độ phổi khơng đổi, dung tích phổi hít vào bằng: Đs 2, 416 lít Câu 2: Để bơm đầy khí cầu đến thể tích 10 0 m3 có áp suất 0,1atm nhiệt