Phương trình trạng thái của khí lý tưởng trong chương Trạng thái chất khí của Vật lý lớp 12
MỤC LỤC
CHỦ ĐỀ 2: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG
CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA MỘT LƯỢNG KHÍ
Khí chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái, gọi tắt là quá trình.
PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG
Khi một khối khí xác định biến đổi từ trạng thái thứ nhất qua trạng thái thứ 2 nhưng không theo đẳng quá trình nào (nghĩa là cả 3 thông số chính p, V và T đặc trưng cho trạng thái đều thay đổi).
CHÚ Ý!!!
- Thấy có % thì phải là % của cái gì, không được để trống không
Quá trình nén và giãn nở trong động cơ nhiệt, tua-bin khí và máy nén khí, quá trình giảm áp đột ngột trong các thiết bị làm lạnh: Trong các hệ thống làm lạnh như điều hòa không khí và tủ lạnh, chất làm lạnh (refrigerant) trải qua quá trình giảm áp đột ngột khi đi qua van tiết lưu hoặc ống mao dẫn. Trong túi khí thường chứa chất NaN3 (sodium szide), khi xe va chạm mạnh vào vật cản thì hệ thống cảm biến của xe sẽ kích thích chất rắn này làm nó phân hủy tạo thành Na và khí N2. Khí N2 được tạo thành có tác dụng làm phồng túi lên, giúp người lái xe không bị va chạm trực tiếp vào hệ thống lái. a) Viết phương trình phân huỷ NaN3. c) Biết thể tích túi khí khi phồng lên có độ lớn tới 48 lít.
PHƯƠNG PHÁP GIẢI
Hai bình có thể tích bằng nhau chứa cùng một chất khí có khối lượng lần lượt bằng 𝑚1 và 𝑚2. Biết đồ thị biểu diễn sự biến đổi của áp suất 𝑝 theo nhiệt độ 𝑇 của hai lượng khí như trên hình So sánh các khối lượng m1, m2. Một mol khí thực hiện chu trình biểu diễn bằng hình chữ nhật (hình vē).
LUYỆN TẬP THÊM
TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT VỀ KHÍ LÝ TƯỞNG
Tập hợp ba thông số nào sau đây xác định trạng thái của một lượng khí xác định?. Nhiệt độ của vật giảm là do các nguyên tử, phân tử cấu tạo nên vật. Có cả lực hút và lực đẩy, nhưng lực đẩy nhỏ hơn lực hút Câu 5.
Khí lý tưởng là khí mà thể tích của các phân tử có thể bỏ qua. Khí lý tưởng là khí mà khối lượng của các phân tử có thể bỏ qua. Tính chất nào sau đây không phải là của phân tử của vật chất ở thể khí?.
Trong các đại lượng sau đây, đại lượng nào không phải là thông số trạng thái của một lượng khí?. Mối liên hệ giữa áp suất, thể tích, nhiệt độ của một lượng khí trong quá trình nào sau đây không được xác định bằng phương trình trạng thái của khí lý tưởng?. Nung nóng một lượng khí trong một xilanh kín có pit-tông làm khí nóng lên, nở ra, đẩy pit-tông di chuyển.
TRẮC NGHIỆM LÝ THUYẾT VỀ CÁC ĐẲNG QUÁ TRÌNH Câu 14. Quá trình nào sau đây là đẳng quá trình?
Quá trình nào sau đây có liên quan tới định luật Charles (quá trình biến đổi đẳng áp)?. Trong các biểu thức sau đây biểu thức nào không phù hợp với định luật Boyl?. Trong các biểu thức sau đây, biểu thức nào không phù hợp với định luật Charles?.
Ở gần nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ sôi, chất khí tuân theo định luật Boyle và Charles C. Theo định luật Charles, biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ Celsius (𝑡°𝐶) có thể được viết: 𝑉𝑉1. ☆ Ở gần nhiệt độ ngưng tụ, chất khí không còn tuân theo định luật Boyle hay định luật Charles (vì các phân tử khí không di chuyển tự do nữa).
Hệ thức nào sau đây không phù hợp với phương trình trạng thái của lý tưởng?. Tích của áp suất và thể tích của một mol khí ở nhiệt độ bất kỳ chia cho nhiệt độ đó. Nhiệt độ không khí trong hai phòng khác nhau, thì số phân tử trong mỗi phòng so với nhau sẽ là.
TRẮC NGHIỆM ĐỒ THỊ BIẾN ĐỔI TRẠNG THÁI KHÍ
Cho đồ thị biến đổi trạng thái của một khối khí lý tưởng xác định, từ trạng thái (1) đến (2). Dựa vào 5 đồ thị dưới đây thể hiện sự biến đổi của các đẳng quá trình.
CÁC BÀI TOÁN ĐẲNG QUÁ TRÌNH + PHƯƠNG TRÌNH KHÍ LÝ TƯỞNG – PT CLAPERON
- Gấp đôi
Bình B có thế tích gấp đôi bình A, có số phân tử bằng nửa số phân tử trong bình A. Người ta dùng bơm đế nén khí vào một bánh xe đạp sau 30 lần bơm diện tích tiếp xúc với mặt dát phẳng là 60 cm3. Khi xe chạy nhanh, lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên tới 50∘C.
Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm3khí hiđrô ở áp suất 750mmHg và nhiệt độ 27∘C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760mmHg và nhiệt độ 0∘C). Nếu nén đẳng nhiệt lượng khí này tới áp suất 5.105 Pa thì thể tích của lượng khí sẽ là.
Một xilanh tiết diện S = 20 cm2 được đặt thẳng đứng và chứa một khối lượng khí xác định. Pittông của xi lanh có khối lượng m = 2 kg, có thể chuyển động không ma sát đối với xilanh. Sau khi bị nén, thể tích của khí giảm đi 5 lần còn áp suất tăng lên tới 7.
CHỦ ĐỀ 3: ÁP SUẤT VÀ ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ CHẤT KHÍ
Lưu ý
Giá trị căn quân phương của nhiều biến số xuất hiện trong nhiều trong Vật lý và kỹ thuật. Ví dụ giá trị 120 V ghi trên một bóng đèn điện là một giá trị căn quân phương của điện thế.
Công thức cần nhớ
- MỘT SỐ BÀI TOÁN KHÁC
(SGK CD)Một mẫu khí neon (Ne) được chứa trong một xilanh ở 7∘C. b) So sánh áp suất gây ra bởi các phân tử Ne trong xilanh ở hai nhiệt độ này. Một trong các giá trị trung bình đặc trưng cho tốc độ của các phân tử khí thường dùng là căn bậc hai của trung bình bình phương tốc độ phân tử √𝑣̅̅̅2. Tìm 𝑋 (viết kết quả chỉ gồm hai chữ số). KHÍ LÝ TƯỞNG Trang 66 Áp dụng công thức. a) Tính động năng trung bình của phân tử và mật độ phân tử. b) Nén đẳng áp khối khí để mật độ phân tử tăng gấp hai lần. Tính nhiệt độ và thể tích khí sau khi nén. c) Tính nhiệt lượng khí truyền cho bên ngoài. a) Động năng trung bình của các phân tử và mật độ phân tử khí.
(SGK CD) Một chiếc xe tải vượt qua sa mạc Sahara. Coi khí trong lốp xe có nhiệt độ như ngoài trời. a) Giải thích vì sao các phân tử khí trong lốp xe gây ra áp suất lên thành lốp. b) Tính số mol khí trong mỗi lốp xe. o Tính áp suất trong lốp ở nhiệt độ mới này. Cho rằng khí trong lốp không thoát ra ngoài và thể tích lốp không thay đổi. o Tính độ tăng động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử không khí do sự gia tăng nhiệt độ này. a) Các phân tử khí trong lốp xe chuyển động liên tục và va chạm với thành lốp xe. Các phân tử nhẹ hơn khuếch tán nhanh hơn và hiệu suất của vách ngăn được xác định bởi hệ số tách 𝛼 là tỉ số hai vận tốc độ căn quân phương. Nếu chúng ta muốn tăng gấp đôi vận tốc trung bình bình phương (rms speed) của các phân tử khí, thì phải nâng nhiệt độ lên đến giá trị nào?.
(SHD THPTQG2025) Khi xây dựng công thức tính áp suất chất khí từ mô hình động học phân tử khí. Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào là đúng, phát biểu nào là sai?. A Trong thời gian giữa hai va chạm liên tiếp với thành bình, động lượng của phân tử khi thay đổi một lượng bằng tích khối lượng phân tử và tốc độ trung bình của nó. S B Giữa hai va chạm với thành bình, phân tử khí chuyển động thẳng đều. Đ C Lực gây ra thay đổi động lượng của phân tử khí là lực do phân tử khí tác dụng lên thành. S D Các phân tử khí chuyển động không có phương ưu tiên, số phân tử đến va chạm với các. mặt của thành bình trong mỗi giây là như nhau. a) Sai vì động lượng của phân tử khí thay đổi một lượng bằng hai lần tích khối lượng phân tử và tốc độ trung bình của nó. b) Đúng, do bỏ qua lực tương tác nên giữa hai va chạm với thành bình, phân tử khí chuyển động thẳng đều. c) Sai vì theo định luật thứ 2 của Newton, lực gây ra thay đổi động lượng của phân tử khí là lực do thành bình tác dụng lên phân tử khí. d) Đúng, các phân tử khí chuyển động không có phương ưu tiên, số phân tử đến va chạm với các mặt của thành bình trong mỗi giây là như nhau. A Áp suất của khí tăng lên bằng cách làm tăng nhiệt độ ở thể tích không đổi, tương ứng động năng trung bình của các phân tử đã tăng theo sự tăng nhiệt độ. Áp suất khí là tổng áp suất do các phân tử tác dụng lên thành bình nên áp suất hỗn hợp khí tác dụng lên thành bình bằng tổng áp suất do khí hydrogen và do khi helium tác dụng lên thành bình.
Một trong các giá trị trung bình đặc trưng cho tốc độ của các phân tử khí thường dùng là căn bậc hai của trung bình bình phương tốc độ phân tử √𝑣̅̅̅2. Áp suất tính theo kPa do khí gây ra sẽ là bao nhiêu nếu lượng khi đó được chuyển hoàn toàn sang một bình chứa mới có thể tích 3,0𝑙 (giả sử nhiệt độ và khối lượng khí không đổi)?.