tong-hop-kien-thuc-lop-10cuc-hay P2

Vật lý 10 PHẦN HAI : NHIỆT HỌC Chương V CHẤT KHÍ Bài 28 : CẤU TẠO CHẤT THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ I Cấu tạo chất Những điều học cấu tạo chất + Các chất cấu tạo từ hạt riêng biệt phân tử + Các phân tử chuyển động không ngừng + Các phân tử chuyển động nhanh nhiệt độ vật cao Lực tương tác phân tử + Giữa phân tử cấu tạo nên vật có lực hút lực đẩy + Khi khoảng cách phân tử nhỏ lực đẩy mạnh lực hút, khoảng cách phân tử lớn lực hút mạnh lực đẩy Khi khoảng cách phân tử lớn lực tương tác khơng đáng kể Các thể rắn, lỏng, khí Vật chất tồn thể khí, thể lỏng thể rắn + Ở thể khí, lực tương tác phân tử yếu nên phân tử chuyển động hồn tồn hỗn loạn Chất khí khơng có hình dạng thể tích riêng + Ở thể rắn, lực tương tác phân tử mạnh nên giữ phân tử vị trí cân xác định, làm cho chúng dao động xung quanh vị trí Các vật rắn tích hình dạng riêng xác định + Ở thể lỏng, lực tương tác phân tử lớn thể khí nhỏ thể rắn, nên phân tử dao đơng xung quang vị trí cân di chuyển Chất lỏng tích riêng xác định khơng có hình dạng riêng mà có hình dạng phần bình chứa II Thuyết động học phân tử chất khí Nội dung thuyết động học phân tử chất khí + Chất khí cấu tạo từ phân tử có kích thước nhỏ so với khoảng cách chúng + Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn khơng ngừng ; chuyển động nhanh nhiệt độ chất khí cao + Khi chuyển động hỗn loạn phân tử khí va chạm vào va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình Khí lí tưởng Chất khí phân tử coi chất điểm tương tác va chạm gọi khí lí tưởng Bài 29 : QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT ĐỊNH LUẬT BƠI-LƠ-MA-RI-ƠT I Trạng thái q trình biến đổi trạng thái Trạng thái lượng khí xác định thơng số trạng thái là: thể tích V, áp suất p nhiệt độ tuyệt đối T Lượng khí chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác trình biến đổi trạng thái Vật lý 10 Những q trình có hai thơng số biến đổi cịn thơng số khơng đổi gọi đẳng q trình II Q trình đẳng nhiệt Quá trình đẳng nhiệt trình biến đổi trạng thái nhiệt độ không đổi III Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt Trong q trình đẳng nhiệt khối lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích p∼ hay pV = số V Hoặc: p1V1 = p2V2 = … IV Đường đẳng nhiệt Đường biểu diễn biến thiên áp suất theo thể tích nhiệt độ không đổi gọi đường đẳng nhiệt Dạng đường đẳng nhiệt : Trong hệ toạ độ p, V đường đẳng nhiệt đường hypebol Các dạng tập có hướng dẫn Q trình đẳng nhiệt q trình nhiệt độ giữ khơng đổi Nội dung định luật Bơi-lơ-Ma-ri-ốt: Trong q trình đẳng nhiệt lượng khí định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích p1 V1 = p2 V2 Trong áp suất đơn vị ( Pa), thể tích đơn vị ( lít) -1atm = 1,013.105Pa, 1mmHg = 133,32 Pa, Bar = 105Pa -1m3 = 1000lít, 1cm3 = 0,001 lí, 1dm3 = lít - Cơng thức tính khối lượng riêng: m = ρ V ρ khối lượng riêng (kg/m3) Bài 1: Dưới áp suất 105Pa lượng khí tích 10 lít Tính thể tích khí áp suất 3.105Pa Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2 ⇒ V2 = 3,3 lít Bài 2: Một bình tích 10 lít chứa chất khí áp suất 30at Cho biết thể tích chất khí ta mở nút bình? Coi nhiệt độ khí khơng đổi áp suất khí 1at Hướng dẫn giải: Vật lý 10 1at = 1,013.105 Pa p1V1 = p2V2 ⇒ V2 = 300 lít Bài 3: Một lượng khí nhiệt độ 180C tích 1m3 áp suất 1atm Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5atm Tính thể tích khí nén Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2 ⇒ V2 = 0, 286 m3 Bài 4: Khí nén đẳng nhiệt từ thể tích lít đến lít Áp suất khí tăng thêm 0,75at Áp suất khí ban đầu bao nhiêu? Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2 ⇒ p1 = ( p1 + 0, 75).4 = 1,5at Bài 5: Dưới áp suất 1,5bar lượng khí có V1 = 10 lít Tính thể tích khí áp suất 2atm Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2 ⇒ V2 = 7, lít Bài 6: Một lượng khí có v1 = lít, p1 = 3.105Pa Hỏi nén V2 = 2/3 V1 áp suất là? Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2 ⇒ p2 = p1 = 4,5.105 Pa Bài 7: Nén khối khí đẳng nhiệt từ thể tích 24 lít đến 16 lít thấy áp suất khí tăng thêm lượng ∆p = 30kPa Hỏi áp suất ban đầu khí là? Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2 ⇒ p1 = ( p1 + 30.103 ).16 = 60 KPa 24 Bài 8: Một khối khí nén đẳng nhiệt từ thể tích 16 lít, áp suất từ 1atm tới 4atm Tìm thể tích khí bị nén Hướng dẫn giải: V2 = p1V1 pV ⇒ ∆V = V1 − V2 = V1 − 1 = 12 lít p2 p2 Bài 9: Tính khối lượng khí oxi đựng bình thể tích 10 lít áp suất 150atm t = 00C Biết đkc khối lượng riêng oxi 1,43kg/m3 Hướng dẫn giải: Ở ĐKC có p0 = 1atm ⇒ m = V0 ρ0 Ở O0C , áp suất 150m ⇒ m = V ρ \ Khối lượng không đổi: ⇔ V0 ρ =V.ρ ⇒ V = ρ V0 ρ Vật lý 10 Mà V0 ρ0 = V ρ ⇒ ρ = ⇒ m = V ρ = 2,145 kg p.ρ0 = 214,5kg / m3 p0 Bài 10: Nếu áp suất lượng khí tăng thêm 2.105Pa thể tích giảm lít Nếu áp suất tăng thêm 5.105Pa thể tích giảm lít Tìm áp suất thể tích ban đầu khí, biết nhiệt độ khí khơng đổi Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2 ⇔ p1V1 = ( p1 + 2.105 )(V1 − 3) p1V1 = p '2V '2 ⇔ p1V1 = ( p1 + 5.105 )(V1 − 5) Từ pt ⇒ p1 = 4.105 Pa ; V1 = lít Bài 30 : Q TRÌNH ĐẲNG TÍCH ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ I Q trình đẳng tích Q trình đẵng tích q trình biến đổi trạng thái thể tích khơng đổi II Định luật Sác –lơ Trong q trình đẳng tích lượng khí định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p ~T ⇒ p1 p p = số hay = =… T1 T2 T III Đường đẳng tích Đường biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ thể tích khơng đổi gọi đường đẳng tích Dạng đường đẳng tích : Trong hệ toạ độ OpT đường đẳng tích đường thẳng kéo dài qua gốc toạ độ Q trình đẳng tích q trình thể tích giữ khơng đổi Nội dung định luật Sác-lơ: Trong q trình đẳng tích lượng khí định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p1 p2 = T1 T2 Trong áp suất đơn vị ( Pa), thể tích đơn vị ( lít) 1atm = 1,013.105Pa, 1mmHg =133,32 Pa, Bar = 105Pa T = 273 + t (0C) Vật lý 10 Các dạng tập có hướng dẫn Bài 1: Một bình thép chứa khí 270C áp suất 6,3.10-5Pa làm lạnh bình tới nhiệt độ - 730C áp suất khí bình bao nhiêu? Hướng dẫn giải: p1 p2 T p = ⇒ p2 = = 4, 2.105 Pa T1 T2 T1 Bài 2: Một bình nạp khí 330C áp suất 300 Pa Sau bình chuyển đến nơi có nhiệt độ 370C Tính độ tăng áp suất khí bình Hướng dẫn giải: p1 p2 T p = ⇒ p2 = = 303,9 Pa T1 T2 T1 ⇒ ∆p = p2 − p1 = 3,9 Pa Bài 3: Một bình thép chứa khí 70C áp suất atm Nhiệt độ khí bình áp suất khí tăng thêm 0,5atm Hướng dẫn giải: p1 p2 T p = ⇒ T2 = = 315 K T1 T2 p1 Bài 4: Van an toàn nồi áp suất mở áp suất nồi 9atm Ở 20 0C, nồi có áp suất 1,5atm Hỏi nhiệt độ van an toàn mở Hướng dẫn giải: p1 p2 T p = ⇒ T2 = = 1758 K T1 T2 p1 Bài 5: Khí bình kín có nhiệt độ bít áp suất tăng lần nhiệt độ bình tăng thêm 313K, thể tích khơng đổi Hướng dẫn giải: p1 p2 T p (T + 313) p1 = ⇒ T1 = = = 313K ⇒ t = 400 C T1 T2 p2 p1 Bài 6: Biết áp suất khí trơ bóng đèn tăng 1,5 lần đèn cháy sáng so với tắt Biết nhiệt độ đèn tắt 270C Hỏi nhiệt độ đèn cháy sáng bình thường bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Đèn kín ⇒ q trình đẳng tích Tt = Ts pt = 1,5Ts = 450 K ⇒ tt = 177 C ps Bài 7: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 15 lít đến 11,5 lít áp suất tăng thêm lượng 3,5kPa Hỏi áp suất ban đầu khí bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Vật lý 10 p1V1 = p2V2 ⇒ p1 = ( p1 + ∆p ).V2 = 11500 Pa V1 Bài 8: Khi đun nóng khí bình kín thêm 200C áp suất khí tăng thêm 1/20 áp suất ban đầu Tìm nhiệt độ ban đầu khí Hướng dẫn giải: p1 p2 T p (T + 20) p1 T1 + 20 = ⇒ T1 = = = = 400 K 1 T1 T2 p2 ( p1 + p1 ) + 20 20 Bài 9: Đun nóng đẳng tích lượng khí lên 250C áp suất tăng thêm 12,5% so với áp suất ban đầu Tìm nhiệt độ ban đầu khối khí Hướng dẫn giải: p1 p2 T p (T1 + 25) p1 T + 25 = ⇒ T1 = = = = 200 K T1 T2 p2 ( p1 + 0,125 p1 ) 1,125 Bài 31 : PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG I Khí thực khí lí tưởng Các chất khí thực tuân theo gần định luật Bôilơ – Mariôt định luật Sáclơ Giá trị tích pV thương p thay đổi theo chất, nhiệt độ áp T suất chất khí Chỉ có khí lí tưởng tn theo định luật chất khí học II Phương trình trạng thái khí lí tưởng Xét lượng khí chuyển từ trạng thái (p 1, V1, T1) sang trạng thái (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian (1’) (p’, V2, T1) : - Từ TT.1  TT 1’ : trình đẳng nhiệt - Ta có p1V1=p’V2 => p’= p1V1 V2 - Từ TT.1’ TT.2 : q trình đẳng tích: Vật lý 10 Ta có p' p2 ' = T1 T2 (2) p1V1 p = V2T1 T2 p1V1 p 2V2 pV = ⇒ = số (3) => T1 T2 T Thế (1) vào (2) ta (3) gọi phương trình trạng thái khí lý tưởng III Q trình đẳng áp Quá trình đẳng áp Quá trình đẳng áp trình biến đổi trạng thái áp suất khơng đổi Liên hệ thể tích nhiệt độ tuyệt đối trình đẳng áp Trong trình đẳng áp lượng khí định, thể tích tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối V~ T ⇒ V = số T hay V1 V2 = T1 T2 Đường đẳng áp Đường biểu diễn biến thiên thể tích theo nhiệt độ áp suất không đổi gọi đường đẳng áp Dạng đường đẳng áp : Trong hệ toạ độ OVT đường đẳng tích đường thẳng kéo dài qua gốc toạ độ IV Độ không tuyệt đối Từ đường đẳng tích đẳng áp hệ trục toạ độ OpT OVT ta thấy T = 0K p = V = Hơn nhiệt độ 0K áp suất thể tích só giá trị âm Đó điều khơng thể thực Do đó, Ken-vin đưa nhiệt giai bắt đầu nhiệt độ K K gọi độ không tuyệt đối Nhiệt độ thấp mà người thực phịng thí nghiệm 10-9 K Các dạng tập có hướng dẫn Bài 1: Một bóng tích lít, chứa khí 270C có áp suất 1at Người ta nung nóng bóng đến nhiệt độ 570C đồng thời giảm thể tích cịn lít Áp suất lúc sau bao nhiêu? Vật lý 10 Hướng dẫn giải: p2 = T2 p1.V1 = 2, 2at T1.V2 Bài 2: Một lượng khí H2 đựng bình có V1 = lít áp suất 1,5at, t1 = 270C Đun nóng khí đến t2 = 1270C bình hở nên nửa lượng khí ngồi Tính áp suất khí bình Hướng dẫn giải: p2 = T2 p1.V1 = 4at T1.V2 Bài 3: Ở 270C thể tích lượng khí lít Thể tích lượng khí nhiệt độ 2270C áp suất không đổi bao nhiêu? Hướng dẫn giải: V1 V2 T V = ⇒ V2 = = 10 lít T1 T2 T1 Bài 4: Một lượng khí đựng xilanh có pittơng chuyển động Các thơng số lượng khí: 1,5atm, 13,5 lít, 300K Khi pit tơng bị nén, áp suất tăng lên 3,7atm, thể tích giảm cịn 10 lít Xác định nhiệt độ nén Hướng dẫn giải: T2 = p2 V2 T1 = 548,1K = 275,10 C p1.V1 Bài 5: Trong xilanh động đốt có 2dm3 hỗn hợp khí áp suất 1atm nhiệt độ 470C Pit tơng nén xuống làm cho thể tích hỗn hợp khí cịn 0,2 dm3 áp suất tăng lên 15atm Tính nhiệt độ hỗn hợp khí nén Hướng dẫn giải: T2 = p2 V2 T1 = 480 K p1.V1 Bài 6: Người ta bơm khí ơxi điều kiện chuẩn vào bình tích 5000 lít Sau nửa bình chứa đầy khí nhiệt độ 240C áp suất 765mmHg Xác định khối lượng khí bơm vào sau giây Coi trình bơm diễn cách đặn Hướng dẫn giải: Ở đk chuẩn p1 = 760mmHg, ρ1 = 1, 29kg / m m m ;V2 = ρ1 ρ2 T p V ρ T p V2 = 1 ⇒ ρ2 = 1 T1 p2 T2 p1 V1 = Vật lý 10 ⇒ m = V2 ρ1.T1 p2 khối lượng khí bơm vào bình sau nửa T2 p1 ⇒ Khối lượng bơm vào sau giây: m’ = m /1800 = 3,3.10-3Kg/s Bài 7: Nén 10 lít khí nhiệt độ 270C thể tích lít, nén nhanh khí bị nóng lên đến 600C Hỏi áp suất khí tăng lên lần? Hướng dẫn giải: p1V1 p2V2 p TV = ⇒ = = 2, 78 lần T1 T2 p1 V2 T1 Bài 8: Một bóng tích 200 lít nhiệt độ 280C mặt đất Bóng thả bay lên đến độ cao mà áp suất khí cịn 0,55 lần áp suất khí mặt đất có nhiệt độ 50C Tính thể tích bóng độ cao ( bỏ qua áp suất phụ gây vỏ bóng) Hướng dẫn giải: V2 = T2 p1V1 = 340, lít T1 p2 Bài 9: Tính khối lượng riêng KK 800C áp suất 2,5.105Pa Biết khối lượng riêng KK 00C 1,29kg/m3, áp suất 1,01.105Pa Hướng dẫn giải: V2 = T2 p1V1 m T2 p1m ⇔ = ⇒ ρ2 = 2,5kg / m3 T1 p2 ρ ρ1.T1 p2 BÀI TẬP CHƯƠNG V Các định luật chất khí – Phương trình trạng thái khí lý tưởng 138- Một xy-lanh chứa 150cm3 khí áp suất 2.105Pa Pít tơng nén khí xylanh xuống cịn 100cm3 Tính áp suất khí xy-lanh lúc này, coi nhiệt độ khí khơng đổi ĐS: 3.105Pa 139- Một lượng khí tích m3 áp suất atm Người ta nén đẳng nhiệt khí đến áp suất 2.5atm Tính thể tích khí nén ĐS: 0.4 m3 140- Người ta chứa khí hydro bình lớn áp suất atm Tính thể tích khí phải lấy từ bình lớn để nạp vào bình nhỏ tích 20 lít áp suất 25 atm Coi nhiệt độ khí nạp vào từ bình lớn sang bình nhỏ khơng đổi ĐS: 500 lít 141- Tính khối lượng khí Oxy đựng bình thể tích 10 lít áp suất 150 atm nhiệt độ oC Biết điều kiện chuẩn khối lượng riêng Oxy 1.43kg/m3 ĐS: 2.145kg Vật lý 10 142- 12g khí chứa b2inh kín tích 12 lít áp suất atm Người ta nén khí bình điều kiện nhiệt độ khơng đổi đến khối lượng riêng khí bình D=3g/l Tìm áp suất khí bình ĐS: atm 143- Bơm khơng khí áp suất atm vào bóng cao su, lần nén píttơng đẩy 125cm3 Nếu nén 40 lần áp suất khí bóng bao nhiêu? Biết dung tích bóng lúc 2,5 lít Cho trước bơm bóng khơng có khơng khí bơm nhiệt độ khí khơng đổi ĐS: atm 144- Ở ống thủy tinh nằm ngang , tiết diện nhỏ, chiều dài L=100 cm, hai đầu bịt kín có cột thủy ngân dài h= 20cm, ống có khơng khí Khi đặt ống thẳng đứng cột thủy ngân chuyển xuống đoạn l=10cm Tìm áp suất khơng khí ống ống nằm ngang Coi nhiệt độ khơng khí ống không đổi khối lượng riêng thủy ngân D=1,36.104 kg/m3 ĐS: 5.104 Pa 145- Một bình khí chứa khí Oxy nhiệt độ 20 0C áp suất 105 Pa Nếu đem phơi nắng nhiệt độ 40oC áp suất bình ? ĐS: 1,068.105 Pa 146- Một ruột xe máy bơm căng khơng khí nhiệt độ 20 oC áp suất atm Hỏi ruột có bị nổ khơng, để ngoa2ina81ng nhiệt độ 40 oC? Coi thể tích ruột không đổi biết ruột chịu áp suấ tối đa 2,5 atm ĐS: 2,15 atm, ruột khơng bị nổ 147- Một bình thủy tinh kín chịu nhiệt chứa khơng khí điều kiện chuẩn Nung nóng bình lên với nhiệt độ 273 oC áp suất khơng khí bình bao nhiêu? ĐS: atm 148- Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ 27 oC áp suất 0,6 atm Khi đèn cháy sáng áp suất đèn atm khơng làm vỡ bóng đèn Tính nhiệt khí đèn đèn cháy sáng ĐS: 227oC 149- Một bánh xe bơm vào lúc sáng sơm nhiệt độ xung quang oC Hởi áp suất khí ruột bánh xe tăng thêm phần trăm vào trưa nhiệt độ lên đến 35oC ĐS: 10% 150- Một bình chứa lượng khí nhiệt độ 30oC áp suất 2.105 Pa Hỏi phải tăng nhiệt độ lên đến độ để áp suất khí bình tăng lên gấp đơi? ĐS: 333oC 151- Ở nhiệt độ 273oC thể tích lượng khí 10 lít Tính thể tích lượng khí 546oC áp suất khơng đổi? ĐS: 15 lít 10 Vật lý 10 Bài 4: Một động nhiệt giây nhận từ nguồn nóng nhiệt lượng 3,6.104J đồng thời nhường cho nguồn lạnh 3,2.104J Tính hiệu suất động Hướng dẫn giải: H= A Q1 − Q2 = = ⇒ H = 11% Q Q Bài 5: Người ta cung cấp nhiệt lượng 1,5J cho chất khí đựng xilanh đặt nằm ngang Chất khí nở ra, đẩy pittơng đoạn 5cm Tính độ biến thiên nội chất khí Biết lực ma sát pittơng xilanh có độ lớn 20N Hướng dẫn giải: A = Fc s = J ⇒ ∆U = Q + A = 0,5 J Bài 6: Khí bị nung nóng tăng thể tích 0,02m3 nội biến thiên lượng 1280J Nhiệt lượng truyền cho khí bao nhiêu? Biết q trình trình đẳng áp áp suất 2.105Pa Hướng dẫn giải: A = p.∆V = 4000 J ⇒ ∆U = Q − A ⇒ Q = 52800 J Bài 7: Một khối khí có V = 7,5 lít, p = 2.105Pa, nhiệt độ 270C Khí nén đẳng áp nhận cơng 50J Tính nhiệt độ sau khí Hướng dẫn giải: A = p ( V2 – V1 ) = -50 J ⇒ V2 = 7,5.10-3 m3 ⇒ T2 = 292K Bài 8: Bình kín ( dung tích coi không đổi) chứa 14g N2 áp suất 1atm t = 270C Khíđược đun nóng, áp suất tăng gấp lần Nội khí biến thiên lượng bao nhiêu?, lấy CN = 0,75KJ/ kg.K Hướng dẫn giải: V không đổi ⇒ A = ⇒ ∆U = Q Vì q trình đẳng tích ta có: T2 = 1500K ⇒ Q = m.C.∆T = 12432J Bài 9: Diện tích mặt pittơng 150cm2 nằm cách đáy xilanh đoạn 30cm, khối lượng khí t = 250C, p = 105Pa Khi nhận lượng 5g xăng bị đốt cháy tỏa ra, khí dãn nở áp suất khơng đổi, nhiệt độ tăng thêm 50 0C a Tính cơng khí thực b Hiệu suất q trình dãn khí là? Biết có 10% lượng xăng có ích, suất tỏa nhiệt xăng q = 4,4.107 J/kg Coi khí lý tưởng Hướng dẫn giải: a V1 = S.h = 4,5.10-3m3 Vì trình đẳng áp ⇒ V2 = 5,3.10-3m3 A = p.(V2 – V1) = 80J b Q1 = 10%.Q = 10%q.m = 22.103 J 17 Vật lý 10 H= A = 3, 6.103 = 0,36% Q Bài 10: Chất khí xilanh có p = 8.105Pa Khi dãn đẳng áp khí thực công bao nhiêu? Nếu nhiệt độ tăng lên gấp đơi Xilanh có tiết diện ngang bên 200cm3 lúc đầu mặt pittông cách đáy xilanh 40cm Hướng dẫn giải: A = p.(V2 – V1) = 6400J Với V1 = S.h = 8.10-3m3 Vì trình đẳng áp ⇒ V2 = 0,016m3 BÀI TẬP CHƯƠNG VI Nội biến thiên nội – Các nguyên lý nhiệt động lực học 161 Một bình nhơm khối lượng 0,5 kg chứa 0,118 kg nước nhiệt độ 20 0C Người ta thả vào bình miếng sắt khối lượng 0,2 kg nhiệt độ 75 oC Xác định nhiệt độ nước bắt đầu có cân nhiệt Bỏ qua truyền nhiệt mơi trường bên ngồi Cho nhiệt dung riêng nhôm 920J/(kg.K), nước 4180J/(kg.K) sắt 460J/(kg.K) ĐS: 25oC 162 Một nhiệt lượng kế đồng thau khối lượng 128 g chứa 210 g nước nhiệt độ 8,4oC Người ta thả miếng kim loại khối lượng 192 g nhiệt độ 100oC vào nhiệt lượng kế Xác định nhiệt dung riêng chất làm miếng kim loại, biết nhiệt độ có cân nhiệt 21,5 0C Bỏ qua truyền nhiệt mơi trường bên ngồi Nhiệt dung riêng đồng thau là: 128J/(kg.K) nước 4180 J/(kg.K) ĐS: 780 J/(kg.K) 163 Người ta bỏ miếng kim loại chì kẽm có khối lượng 50 g nhiệt độ 136oC vào nhiệt lượng kế có nhiệt dung (nhiệt lượng cần để làm cho vật nóng thêm lên 1oC) 50 J/K chứa 100 g nước 14oC Xác định khối lượng kẽm chì hợp kim Biết nhiệt độ có cân nhiệt nhiệt lượng kế 18oC Bỏ qua trao đổi nhiệt với môi trường bên Nhiệt dung riêng kẽm 337 J/(kg.K), chì 126 J/(kg.K) nước 4180 J/(kg.K) ĐS: mzn=0,045kg; mpb=0,005kg 164 Một bóng có khối lượng 100 g, rơi từ độ cao 10 m xuống sân nảy lên m Tại bóng khơng nảy lên tới độ cao ban đầu? Tính độ biến thiên nội bóng ? Lấy g=10m/s2 ĐS: J 165 Người ta cung cấp chất khí chứa xy-lanh nhiệt lượng 100 J Chất khí nảy đẩy pít- tơng lên thực cơng 70 J Hỏi nội khí biến thiên lượng bao nhiêu? ĐS: 30 J 18 Vật lý 10 166.Người ta thực công 100 J để nén khí xy-lanh Hỏi nội khí biến thiên lượng bao nhiêu? Nếu khí truyền mơi trường xung quanh nhiệt lượng 20 J ĐS: 80 J 167 Khi truyền nhiệt lượng 6.106J cho chất khí đựng xy-lanh hình trụ khí nở đẩy pít-tơng lên Thể tích khí tăng thêm 0,5 m3 Hỏi nội khí biến đổi lượng bao nhiêu? Biết áp suất khí 8.10 Pa khơng đổi q trình dãn nở ĐS: 2.106 J 168 Một lượng khí áp suất 3.105 Pa tích lít Sau đun nóng đẳng áp khí nở tích 10 lít a) Tính cơng mà khí thực b) Tính độ biến thiên nội khí Biết đun khí nhận nhiệt lượng 1000 J ĐS: a) -600J b) 400J Chương VII CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG SỰ CHUYỂN THỂ Bài 34 : CHẤT RẮN KẾT TINH CHẤT RẮN VƠ ĐỊNH HÌNH I Chất rắn kết tinh Có dạng hình học, có cấu trúc tinh thể Cấu trúc tinh thể Cấu trúc tinh thể cấu trúc tạo hạt liên kết chặt chẻ với lực tương tác và xếp theo trật tự hình học không gian xác định gọi mạng tinh thể, hạt ln dao động nhiệt quanh vị trí cân Các đặc tính chất rắn kết tinh - Các chất rắn kết tinh cấu tạo từ loại hạt, cấu trúc tinh thể khơng giống tính chất vật lí chúng khác - Mỗi chất rắn kết tinh ứng với cấu trúc tinh thể có nhiệt độ nóng chảy xác định khơng dổi áp suất cho trước - Chất rắn kết tinh chất đơn tinh thể chất đa tinh thể + Chất rắn đơn tinh thể: cấu tạo từ tinh thể, có tính dị hướng Ví dụ: hạt muối ăn, viên kim cương… + Chất rắn đa tinh thể: cấu tạo từ nhiều tinh thể gắn kết hỗn độn với nhau, có tính đẳng hướng Ví dụ: thỏi kim loại… Ứng dụng chất rắn kết tinh Các đơn tinh thể silic giemani dùng làm linh kiện bán dẫn Kim cương dùng làm mũi khoan, dao cát kính Kim loại hợp kim dùng phổ biến ngành công nghệ khác II Chất rắn vơ định hình 19 Vật lý 10 Chất rắn vơ định hình: khơng có cấu trúc tinh thể, khơng có dạng hình học xác định Ví dụ: nhựa thơng, hắc ín,… Tính chất chất rắn vơ định hình: + Có tính đẳng hướng + Khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định Bài 35: BIẾN DẠNG CƠ CỦA VẬT RẮN (Đọc thêm) Bài 36 : SỰ NỞ VÌ NHIỆT CỦA CHẤT RẮN I Sự nở dài - Sự tăng độ dài vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở dài nhiệt - Độ nở dài ∆l vật rắn hình trụ đồng chất tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ ∆t độ dài ban đầu lo vật ∆l = l – lo = αlo∆t Trong đó: + ∆l = l – lo độ nở dài vật rắn (m) + lo chiều dài vật rắn nhiệt độ to + l chiều dài vật rắn nhiệt độ t -1 + α hệ số nở dài vật rắn, phụ thuộc vào chất liệu vật rắn (K ) + ∆t = t – to độ tăng nhiệt độ vật rắn ( C hay K) + to nhiệt độ đầu + t nhiệt độ sau II Sự nở khối Sự tăng thể tích vật rắn nhiệt độ tăng gọi nở khối Độ nở khối vật rắn đồng chất đẳng hướng xác định theo công thức : ∆V = V – Vo = βVo∆t Trong đó: + ∆V = V – Vo độ nở khối vật rắn (m ) + Vo thể tích vật rắn nhiệt độ to + V thể tích vật rắn nhiệt độ t -1 + β hệ số nở khối, β ≈ 3α có đơn vị K + ∆t = t – to độ tăng nhiệt độ vật rắn ( C hay K) + to nhiệt độ đầu + t nhiệt độ sau III Ứng dụng Phải tính tốn để khắc phục tác dụng có hại nở nhiệt Lợi dụng nở nhiệt để lồng ghép đai sắt vào bánh xe, để chế tạo băng kép dùng làm rơle đóng ngắt điện tự động, … Các dạng tập có hướng dẫn 20 Vật lý 10 Bài 1: Một ray dài 10m lắp đường sắt 200C Phải để hở đầu bề rộng để nhiệt độ nóng lên đến 600C đủ chỗ cho ray dãn ra? α = 12.10−6 K −1 Hướng dẫn giải: ∆l = α l0 (t − t0 ) = 4,8.10−3 m Bài 2: Buổi sáng nhiệt độ 150C, chiều dài thép 10m Hỏi buổi trưa nhiệt độ 300C chiều dài thép bao nhiêu? Biết Hướng dẫn giải: β = 1,1.10−3 K −1 ∆l = l − l0 = α l0 (t − t0 ) ⇒ l = 10, 00165m α= Bài 3: Một nhơm HCN có kích thước 2m x 1m 00C Đốt nóng nhơm tới 4000C diện tích nhơm bao nhiêu? α = 25.10−6 K −1 Hướng dẫn giải: a ' = l = l0 (1 + α∆t ) = 2, 02m S = a’.b = 2,02 = 2,02m2 b ' = l = l0 (1 + α∆t ) = 1, 01m S = a’.b’ = 2,02 1,01 = 2,04m2 Bài 4: Một ấm đồng thau có dung tích lít 300C Dùng ấm đun nước sơi dung tích ấm 3,012 lít Hệ số nở dài đồng thau bao nhiêu? Hướng dẫn giải: ∆V = V − V0 = β V0 ∆t ⇒ β = 5, 7.10−5 ( K −1 ) β α = = 1,9.10−5 K −1 Bài 5: Một nhơm thép 00C có độ dài l0 Khi đun nóng tới 1000C độ dài hai chênh 0,5mm Hỏi độ dài l0 −6 −1 −6 −1 00C bao nhiêu? α N = 24.10 K , αT = 12.10 K Hướng dẫn giải: Chiều dài lúc sau nhôm l − l0 = α l0 (t2 − t1 ) ⇒ l = l0 + 2, 4.10 −3 l0 (1) Chiều dài lúc sau thép l ' − l0 = α ' l0 (t2 − t1 ) ⇒ l ' = l0 + 1, 2.10−3 l0 (2) ' −3 Mà l − l = 0,5.10 (3) Từ (1,2,3) ⇒ l0 = 0,417m 21 Vật lý 10 Bài 6: Vàng có khối lượng riêng 1,93.104 kg/m3 200C Hệ số nở dài vàng 14,3.10- 6K-1 Tính khối lượng riêng vàng 900C Hướng dẫn giải: ∆V = V − V0 = βV0 ∆t ⇒ V = V0 (1 + β ∆t ) m m ⇔ = ⇒ ρ = 19242, 2kg / m3 ρ ρ0 + β ∆t Bài 7: Một cầu đồng thau có R = 50cm t = 250C Tính thể tích cầu nhiệt độ 600C Biết hệ số nở dài α = 1,8.10−5 K −1 Hướng dẫn giải: V0 = π R = 0,5m3 ∆V = V − V0 = βV0 ∆t ⇒ V = 0,5009m3 Bài 8: Tìm độ nở khối cầu nhơm bán kính 40cm đun nóng từ 00C đến 1000C, biết α = 24.10−6 K −1 Hướng dẫn giải: V0 = π R 3 ∆V = V − V0 = βV0 ∆t = π R 3.α∆t = 1,93.10−3 m3 Bài 9: Tính khối lượng riêng sắt 10000C, biết khối lượng riêng 00C 7,8.103kg/m3 Cho α = 1, 2.10−5 K −1 Hướng dẫn giải: m = ρ0 V0 = ρ V ⇒ ρ = V0 ρ = 7,529.103 kg / m3 V Bài 10: Tính khối lượng riêng đồng thau 5000C, biết khối lượng riêng đồng thau 00C 8,7.103kg/m3, α = 1,8.10−5 K −1 Hướng dẫn giải: m = ρ0 V0 = ρ V ⇒ ρ = V0 ρ = 8471kg / m3 V Bài 37 : CÁC HIỆN TƯỢNG BỀ MẶT CỦA CHẤT LỎNG I Hiện tượng căng bề mặt chất lỏng Thí nghiệm Chọc thủng màng xà phịng bên vịng dây ta thấy vòng dây căng tròn 22 Vật lý 10 Hiện tượng cho thấy bề mặt màng xà phịng có lực nằm tiếp tuyến với bề mặt màng kéo căng theo phương vng góc với vịng dây Những lực kéo căng bề mặt chất lỏng gọi lực căng bề mặt chất lỏng Lực căng bề mặt Lực căng bề mặt tác dụng lên đoạn đường nhỏ bề mặt chất lỏng ln ln có phương vng góc với đoạn đường tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt chất lỏng có độ lớn tỉ lệ thuận với độ dài đoạn đường : f = σl Với σ hệ số căng mặt ngồi, có đơn vị N/m Hệ số σ phụ thuộc vào chất nhiệt độ chất lỏng : σ giảm nhiệt độ tăng Ứng dụng Nhờ có lực căng mặt ngồi nên nước mưa lọt qua lổ nhỏ sợi vải căng ô dù mui bạt ơtơ Hồ tan xà phịng vào nước làm giảm đáng kể lực căng mặt nước, nên nước xà phòng dễ thấm vào sợi vải giặt để làm sợi vải, … Lực căng mặt ngồi tác dụng lên vịng thí nghiệm 37.2 : F c = σ.2πd Với d đường kính vịng dây, πd chu vi vịng dây Vì màng xà phịng có hai mặt phải nhân đôi Xác định hệ số căng mặt ngồi thí nghiệm : Số lực kế bắt đầu nâng vịng nhơm lên : F = F c + P => Fc = F – P Mà Fc = σπ(D + d) => σ = Fc π (D + d ) II Hiện tượng dính ướt khơng dính ướt Thí nghiệm Giọt nước nhỏ lên thuỷ tinh bị lan rộng thành hình dạng bất kỳ, nước dính ướt thuỷ tinh Giọt nước nhỏ lên thuỷ tinh phủ lớp nilon vo tròn lại bị dẹt xuống tác dụng trọng lực, nước khơng dính ướt với nilon Bề mặt chất lỏng sát thành bình chứa có dạng mặt khum lỏm thành bình bị dính ướt có dạng mặt khum lồi thành bình khơng bị dính ướt Ứng dụng Hiện tượng mặt vật rắn bị dính ướt chất lỏng ứng dụng để làm giàu quặng theo phương pháp “tuyển nổi” III Hiện tượng mao dẫn Thí nghiệm Nhúng ống thuỷ tinh có đường kính nhỏ vào chất lỏng ta thấy: 23 Vật lý 10 + Nếu thành ống bị dính ướt, mức chất lỏng bên ống dâng cao bề mặt chất lỏng ống bề mặt chất lỏng ống có dạng mặt khum lỏm + Nếu thành ống khơng bị dính ướt, mức chất lỏng bên ống hạ thấp bề mặt chất lỏng ngồi ống bề mặt chất lỏng ống có dạng mặt khum lồi + Nếu có đường kính nhỏ, mức độ dâng cao hạ thấp mức chất lỏng bên ống so với bề mặt chất lỏng bên ống lớn Hiện tượng mức chất lỏng bên ống có đường kính nhỏ ln dâng cao hơn, hạ thấp so với bề mặt chất lỏng bên ống gọi tượng mao dẫn Các ống xảy tượng mao dẫn gọi ống mao dẫn Hệ số căng mặt σ lớn, đường kính ống nhỏ mức chênh lệch chất lỏng ống ống lớn Ứng dụng Các ống mao dẫn rễ thân dẫn nước hồ tan khống chất lên ni Dầu hoả ngấm theo sợi nhỏ bấc đèn đến bấc để cháy Các dạng tập có hướng dẫn Bài 1: Một vịng nhơm mỏng có đường kính ngồi 50mm có trọng lượng 68.10-3N treo vào lực kế lị xo cho đáy vịng nhơm tiếp xúc với mặt nước Lực để kéo bứt vịng nhơm khỏi mặt nước bao nhiêu? biết hệ số căng bề mặt nước 72.10-3N Fc = F – P = σ 2.π D ⇒ F = P + σ 2.π D = 0,0906N Bài 2: Màn xà phịng tạo khung dây thép hình chữ nhật có cạnh MN = 10cm di chuyển Cần thực công để kéo cạnh MN di chuyển 5cm để làm tăng diện tích xà phịng? σ = 0, 04 N / m A = Fc S = 2.σ L.S = 4.10-4 J Bài 3: Cho rượu vào ống nhỏ giọt, đường kính miệng d = 2mm, khối lượng giọt rượu 0,0151g, g = 10m/s2 Suất căng mặt rượu là? Trọng lượng giọt rượu lực căng bề mặt: Fc = P = m.g = 1,51.10-4 N Fc = σ l = σ π d F ⇒ σ = c = 24,04.10-3 N/m π d Bài 4: Cho 15,7g rượu vào ống nhỏ giọt, rượu chảy qua ống thành 1000 giọt, g = 10m/s2 Suất căng mặt rượu 0,025 N/m Tính đường kính miệng ống 24 Vật lý 10 15, = 0, 0157 g = 1,57.10−5 kg 1000 −4 ⇒ Fc = P = m.g = 1,57.10 N Khối lượng giọt rượu: m = Fc = σ l = σ π d ⇒ d = 2.10−3 m Bài 5: Nước từ pipette chảy ngồi thành giọt, đường kính đầu ông 0,5mm Tính xem 10cm3 nước chảy hết thành giọt? Biết σ = 7,3.10−2 N / m −6 Lực căng: Fc = σ l = σ π d = 114, 6.10 N F = 1,146.10−5 kg g 0, 01 = 873 giọt Số giọt nước: n = 1,146.10−5 F = P = m.g ⇒ m = Bài 6: Để xác định hệ số căng bề mặt nước, người ta dùng ống nhỏ giọt mà đầu ống có đường kính 2mm Biết khôi lượng 20 giọt nước nhỏ xuống 0,95g Xác định hệ số căng bề mặt, coi trọng lượng giọt nước lực căng bề mặt lên giọt nước Khối lượng giọt nước: m = 0,95.10−3 = 4, 75.10−5 kg 20 P = m.g = 4,75.10-4N = Fc ⇒σ = Fc = 7,56.10-2 N/m π d Bài 7: Một vịng xuyến có đường kính 4,5cm đường kính ngồi 5cm Biết hệ số căng bề mặt glyxêrin 200C 65,2.10-3N/m Tính lực bứt vịng xuyến khỏi mặt thống glyxêrin? Fc = σ l = σ π (d + D ) = 19, 4.10 −3 N Bài 8: Một vịng dây có đường kính 10cm nhúng chìm nằm ngang mẫu dầu Khi kéo vòng dây khỏi dầu, người ta đo lực phải tác dụng thêm lực căng mặt ngồi 1,4.10-2N Hãy tính hệ số căng mặt dầu Chu vi vòng dây: l = C = π d = 0,314m Bài 38 : SỰ CHUYỂN THỂ CỦA CÁC CHẤT I Sự nóng chảy Q trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi nóng chảy Thí nghiệm Khảo sát q trình nóng chảy đơng đặc chất rắn ta thấy : Mỗi chất rắn kết tinh có nhiệt độ nóng chảy xác định áp suất cho trước 25 ... p1 p2 T p = ⇒ p2 = = 4, 2.105 Pa T1 T2 T1 Bài 2: Một bình nạp khí 330C áp suất 300 Pa Sau bình chuyển đến nơi có nhiệt độ 370C Tính độ tăng áp suất khí bình Hướng dẫn giải: p1 p2 T p = ⇒ p2 =... p1V1 = p2V2 ⇒ p2 = p1 = 4,5.105 Pa Bài 7: Nén khối khí đẳng nhiệt từ thể tích 24 lít đến 16 lít thấy áp suất khí tăng thêm lượng ∆p = 30kPa Hỏi áp suất ban đầu khí là? Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2... 1,013.105 Pa p1V1 = p2V2 ⇒ V2 = 300 lít Bài 3: Một lượng khí nhiệt độ 180C tích 1m3 áp suất 1atm Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5atm Tính thể tích khí nén Hướng dẫn giải: p1V1 = p2V2 ⇒ V2 =