Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Chất khí QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ-MA-RI-ÔT GIÁO VIÊN: PHẠM VĂN TÙNG Đây tài liệu kèm giảng Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi-lơ-ma-ri-ốt thuộc khóa học: Vật lí 10 Thầy Đỗ Ngọc Hà-Thầy Phạm Văn Tùng Hocmai.vn Để sử dụng hiệu quả, Bạn nên kết hợp xem tài liệu giảng I Trạng thái trình biến đổi trạng thái — Trạng thái lượng khí xác định thông 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 — Những trình có hai thông số biến đổi thông số không đổi gọi đẳng trình II Quá trình đẳng nhiệt Quá trình đẳng nhiệt trình biến đổi trạng thái nhiệt độ không đổi III Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt Trong trình đẳng nhiệt khối lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích p hay pV = số hoặc: p1V1 = p2V2 = … V 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 Một số đơn vị bản: — áp suất đơn vị (Pa), thể tích đơn vị (lít) — Biết: 1atm = 1,013.105Pa, 1mmHg = 133,32 Pa, Bar = 105Pa — Biết: 1m3 = 1000lít, 1cm3 = 0,001 lí, 1dm3 = lít — Biết: Công thức tính khối lượng riêng: m =  V với  khối lượng riêng (kg/m3) Mở rộng pM  p0  ph p0 áp suất khí bên mặt thoáng ph áp suất trọng lượng cột chất lỏng có độ cao h Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Chất khí VÍ DỤ HƯỚNG DẪN TRÊN VIDEO Dưới áp suất 105Pa lượng khí tích 10 lít Tính thể tích khí áp suất 3.105Pa Hướng dẫn Trạng thái 1: p1 = 105 Pa V1 = 10 lít Trạng thái 2: p2 = 105 Pa V2 = 10 lít — Nhiệt độ khối khí không thay đổi  Quá trình đẳng nhiệt p 105 10 10  (l) — Áp dụng công thức: p1V1  p2V2  V2  V1  p2 3.10 Người ta điều chế khí hidro chứa vào bình lớn áp suất atm, nhiệt độ 20 oC Tính thể tích khí phải lấy từ bình lớn để nạp vào bình nhỏ thể tích 20 lít áp suất 25 atm ? Coi nhiệt độ không đổi Hướng dẫn Trạng thái 1: p1 = atm V1 = ? lít Trạng thái 2: p2 = 25 atm V2 = 20 lít — Nhiệt độ khối khí không thay đổi  Quá trình đẳng nhiệt p 25 — Áp dụng công thức: p1V1  p2V2  V1  V2  20  500(l) p1 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 Trạng thái 1: p1 = ? atm V1 = lít Trạng thái 2: p2 = p1 + 0,75 atm V2 = lít — Nhiệt độ khối khí không thay đổi  Quá trình đẳng nhiệt (p  0,75).4 — Áp dụng công thức: p1V1  p2V2  p1   1,5atm 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 Trạng thái 1: p1 = atm V1 = 16 lít Trạng thái 2: p2 = atm V2 lít — Nhiệt độ khối khí không thay đổi  Quá trình đẳng nhiệt pV pV — Áp dụng công thức: V2  1  V  V1  V2  V1  1  12 lít p2 p2 Tính khối lượng khí oxi đựng bình thể tích 10 lít áp suất 150atm t = 0C Biết đkc khối lượng riêng oxi 1,43kg/m3 Hướng dẫn Ở ĐKC có p0 = 1atm  m = V0 0 Ở O0C , áp suất 150m  m = V  Khối lượng không đổi:  V0 0 =V.  V  Mà: V0 0 = V  0 V0  p.0  214,5kg / m3 p0  m = V  = 2,145 kg  Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Chất khí Nếu áp suất lượng khí tăng thêm 2.10 Pa thể tích giảm lít Nếu áp suất tăng thêm 5.10 Pa thể tích giảm lít Tìm áp suất thể tích ban đầu khí, biết nhiệt độ khí không đổi Hướng dẫn — Lần thứ nhất: p1V1  p2V2  p1V1  (p1  2.105 )(V1  3) ❶ — Lần thứ hai: p1V1  p'2V'2  p1V1  (p1  5.105 )(V1  5) ❷ Giải hệ: ❶ ❷ phương trình  p1 = 4.105 Pa ; V1 = lít Một bọt khí tích tăng gấp rưỡi từ đáy hồ lên mặt nước Giả sử nhiệt độ đáy hồ mặt hồ nhau, tính độ sâu hồ Cho biết áp suất khí p0 = 75 cmHg Hướng dẫn Chỉ xét khối khí bọt nước Trạng thái 1: Ở đáy hồ — Thể tích: V1 — Áp suất: p1 = p0 + h/13,6 mmHg Trạng thái 2: Ở mặt hồ — Thể tích: V2 = 1,5V1 — Áp suất: p1 = p0 Áp dụng công thức: (p0 + h/13,6).V1 = p0.1,5V1  h = 13,6p0/2 = 510 cm Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Chất khí THAM KHẢO Một cột không khí chứa ống nhỏ, dài, tiết diện Cột không khí ngăn cách với khí cột thủy ngân có chiều dài d = 150mm Áp suất khí p0 = 750 mmHg Chiều dài cột không khí ống nằm ngang l0 = 144 mm Giả sử ống đủ dài để cột thủy ngân ống nhiệt độ không đổi Hãy tính chiều dài cột không khí nếu: a) Ống thẳng đứng, miệng ống ? b) Ống thẳng đứng, miệng ống ? c) Ống đặt nghiêng góc 30o so với phương ngang, miệng ống d) Ống đặt nghiêng góc 30o so với phương ngang, miệng ống Hướng dẫn Xét khối không khí ống, ngăn cách với khí cột thủy ngân, ống nằm ngang cột không khí ống có: Thể tích: V0 = S.l0 Áp suất p0 a) Ống thẳng đứng, miệng ống ? — Cột không khí ống có — Thể tích: V1 = Sl1 — Áp suất: p1 = p0 + d — Áp dụng công thức: p 750 p1V1 = p0V0  l1  l0  144  120mm p1 900 b) Ống thẳng đứng, miệng ống ? — Cột không khí ống có — Thể tích: V2 = Sl2 — Áp suất: p2 = p0 - d — Áp dụng công thức: p2V2 = p0V0  l2  p0 750 l0  144  180mm p2 600 c) Ống đặt nghiêng góc 30o so với phương ngang, miệng ống — Cột không khí ống có — Thể tích: V3 = Sl3 — Áp suất: p4 = p0 - dsin — Áp dụng công thức: p3V3 = p0V0  l3  p0 750 l0  144  160mm p2 675 d) Ống đặt nghiêng góc 30o so với phương ngang, miệng ống Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Chất khí — Cột không khí ống có — Thể tích: V4 = Sl4 — Áp suất: p4 = p0 + dsin — Áp dụng công thức: p4V4 = p0V0  l4  p0 750 l0  144  131mm p2 825 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 không đổi áp suất khí 1at Hướng dẫn — Đổi: 1at = 1,013.105 Pa — Áp dụng công thức: p1V1  p2V2  V2  300 lít 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 — Áp dụng công thức: p1V1  p2 V2  V2  0,286 m3 Dưới áp suất 1,5bar lượng khí có V1 = 10 lít Tính thể tích khí áp suất 2atm Hướng dẫn — Áp dụng công thức: p1V1  p2V2  V2  7,4 lít Một lượng khí có v1 = lít, p1 = 3.105Pa Hỏi nén V2 = 2/3 V1 áp suất là? Hướng dẫn 3p — Áp dụng công thức: p1V1  p2V2  p2   4,5.105 Pa Nén khối khí đẳng nhiệt từ thể tích 24 lít đến 16 lít thấy áp suất khí tăng thêm lượng ban đầu khí là? Hướng dẫn (p  30.103 ).16  60KPa — Áp dụng công thức: p1V1  p2V2  p1  24 Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 p = 30kPa Hỏi áp suất - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Chất khí  BÀI TẬP TỰ LUYỆN Câu 1: Khi thở dung tích phổi 2,4 lít áp suất không khí phổi 101,7.10 3Pa Khi hít vào áp suất phổi 101,01.103Pa Coi nhiệt độ phổi không đổi, dung tích phổi hít vào bằng: A 2,416 lít B 2,384 lít C 2,4 lít D 1,327 lít Câu 2: Để bơm đầy khí cầu đến thể tích 100m 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: A.1 B C D Câu 3: Một khối khí đặt điều kiện nhiệt độ không đổi có biến V(m3) thiên thể tích theo áp suất hình vẽ Khi áp suất có giá trị 0,5kN/m thể tích khối khí bằng: 2,4 A 3,6m3 B 4,8m3 3 0,5 C 7,2m D 14,4m p(kN/m2) 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 không đổi, biết khối lượng riêng nước biển 103kg/m3, áp suất khí p0 = 105Pa g = 10m/s2 15cm3 B 15,5cm3 C 16cm3 D 16,5cm3 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 l2 không khí l1 = 15cm, áp suất khí p0 = 76 cmHg Khi đặt ống thủy tinh h thẳng đứng đầu hở cột không khí ống có chiều dài l bằng: A 20cm B 23cm h C 30cm D 32cm l1 Câu 6: 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 không khí l = 15cm, áp suất khí p0 = 76 cmHg Khi đặt ống thủy tinh nghiêng góc α = 300 phương thẳng đứng, đầu hở chiều cao cột không khí ống bằng: A 14cm B 16cm C 20cm D 22cm Câu 7: Số Avôgađrô NA có giá trị xác định bởi: A Số phân tử chứa 22,4 lít khí Hiđrô B Số phân tử chứa 18g nước lỏng C, Số phân tử chứa 12g cácbon chất hữu D Cả A, B, C Câu 8: Cặp số liệu sau chất giúp ta tính giá trị số Avôgađrô? A Khối lượng riêng khối lượng mol B Khối lượng mol thể tích phân tử C Khối lượng mol khối lượng phân tử D Cả cách A, B, C Câu 9: Các phân tử khí lí tưởng có tính chất sau đây: A Như chất điểm, chuyển động không ngừng B Như chất điểm, tương tác hút đẩy với C Chuyển động không ngừng, tương tác hút đẩy với D Như chất điểm, chuyển động không ngừng, tương tác hút đẩy với Câu 10: Các phân tử khí áp suất thấp nhiệt độ tiêu chuẩn có tính chất nào? A Như chất điểm, chuyển động không ngừng B Như chất điểm, tương tác hút đẩy với C Chuyển động không ngừng, tương tác hút đẩy với D Như chất điểm, chuyển động không ngừng, tương tác hút đẩy với Câu 11: Các phân tử chất rắn chất lỏng có tính chất sau đây: A Như chất điểm, chuyển động không ngừng B Như chất điểm, tương tác hút đẩy với C Chuyển động không ngừng, tương tác hút đẩy với D Như chất điểm, chuyển động không ngừng, tương tác hút đẩy với Câu 12: Theo thuyết động học phân tử phân tử vật chất chuyển động không ngừng Thuyết áp dụng cho: A A Chất khí B chất lỏng C chất khí chất lỏng D chất khí, chất lỏng chất rắn Câu 13: Các tính chất sau phân tử chất khí? A Dao động quanh vị trí cân B Luôn tương tác với phân tử khác C.Chuyển động nhanh nhiệt độ cao D Cả A, B, C Câu 14: Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariôt: Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng p Chất khí p 1/V A p p 1/V B C 1/V 1/V D Câu 15: Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariôt: V V T A V V T B C T T D Câu 16: Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariôt: V p V D Cả A, p A 1/V B C B, C 1/p Câu 17: Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariôt: pV p V D 1/V A B V C T Câu 18: Một lượng không khí bị giam ống thủy tinh nằm ngang cột thủy ngân có chiều dài h (mmHg), phần cột khí bị giam ống có chiều dài l0, p0 áp suất khí có đơn vị mmHg Đặt ống nghiêng góc α = 60 so với phương thẳng đứng, miệng ống hướng xuống, giả sử thủy ngân không chảy chiều dài cột khí ống là: l0 l0 A l’ = B l’ = h h 1 1 p0 p0 l0 C l’ = 1 h 2p0 D l’ = Cả A, B, C p0 h l0 l’ h α l0 2h 1 p0 Câu 19: Ống thủy tinh dài 60cm đặt thẳng đứng đầu hở trên, đầu kín Một cột không khí cao 20cm bị giam ống cột thủy ngân cao 40cm Biết áp suất khí 80cmHg, lật ngược ống lại để đầu kín trên, đầu hở dưới, coi nhiệt độ không đổi, phần thủy ngân bị chảy Hỏi thủy ngân lại ống có độ cao ? A 10cm B 15cm C 20cm D 25cm 40cm 20cm h’ Câu 20: Ống thủy tinh đặt thẳng đứng đầu hở trên, đầu kín Một cột không khí cao 20cm bị giam ống cột thủy ngân cao 40cm Biết áp suất khí 80cmHg, lật ngược ống lại để đầu kín trên, đầu hở dưới, coi nhiệt độ không đổi, muốn lượng thủy ngân ban đầu không chảy chiều dài tối thiểu ống phải ? A 80cm B 90cm C 100cm D 120cm Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Câu 21: Một ống thủy tinh úp vào chậu thủy ngân hình vẽ làm cột không 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 không đổi, tìm áp suất khí cột thủy ngân dâng lên h’ = 734mmHg: A 760mmHg B 756mmHg C 750mmHg D 746mmHg Chất khí l h Câu 22: Một hồ nước có độ sâu h tính theo m, nhiệt độ nước nơi Một bọt khí đáy hồ lên mặt hồ thể tích tăng lên lần? Biết p0 áp suất khí tính theo Pa, ρ khối lượng riêng nước tính theo kg/m3: p p p A lần B (p0 + ρgh) lần C 1 lần D 1 lần gh gh gh Câu 23: 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: A 1,12 atm B 2,04 atm C 2,24 atm D 2,56 atm Câu 24: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích lít áp suất khí tăng lên lần: A 2,5 lần B lần C 1,5 lần D lần Câu 25: 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 10 3kg/m3, g = 9,8m/s2: A 2,98 lần B 1,49 lần C 1,8 lần D lần Câu 26: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích lít đến thể tích lít áp suất tăng lượng Δp = 50kPa Áp suất ban đầu khí là: A 40kPa B 60kPa C 80kPa D 100kPa Câu 27: Đồ thị biểu diễn hai đường đẳng nhiệt lượng khí lí tưởng p biểu diễn hình vẽ Mối quan hệ nhiệt độ hai đường đẳng nhiệt là: A T2 > T1 B T2 = T1 T C T2 < T1 D T2 ≤ T1 T V Câu 28: Một xilanh chứa khối khí, pít - tông 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 không đổi trình trên: A sang phải 5cm B sang trái 5cm C sang phải 10cm D sang trái 10cm Câu 29: Một khối khí lí tưởng xác định có áp suất atm làm tăng áp suất đến atm nhiệt độ không đổi thể tích biến đổi lượng lít Thể tích ban đầu khối khí là: A lít B lít C 12 lít D 16 lít Câu 30: Một lượng không khí tích 240cm bị giam xilanh có pít – tông đóng kín hình vẽ, diện tích pít – tông 24cm2, áp suất khí xilanh áp suất 100kPa Cần lực để dịch chuyển pít – tông sang trái 2cm ? Bỏ qua ma sát, coi trình đẳng nhiệt A 60N B 40N C 20N D 10N Câu 31: Một lượng không khí tích 240cm3 bị giam xilanh có pít – tông đóng kín hình vẽ, diện tích pít – tông 24cm2, áp suất khí xilanh áp suất 100kPa Cần lực để dịch chuyển pít – tông sang phải 2cm ? Bỏ qua ma sát, coi trình đẳng nhiệt A 20N B 60N C 40N D 80N Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Chất khí Câu 32: Nếu áp suất lượng khí lí tưởng xác định biến đổi 2.10 5Pa thể tích biến đổi lít Nếu áp suất lượng khí biến đổi 5.105Pa thể tích biến đổi lít Biết nhiệt độ không đổi trình Áp suất thể tích ban đầu khí là: A 2.105Pa, lít B 4.105Pa, lít C 4.105Pa, 12 lít D 2.105Pa, 12 lít 23 Câu 33: Một bình kín đựng khí Heli chứa N = 1,505.10 nguyên tử khí Heli C có áp suất bình atm Thể tích bình đựng khí là: A 5,6 lít B 11,2 lít C 22,4 lít D 28 lít Câu 34: Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariốt lượng khí xác định hai nhiệt độ khác với T2 > T1? p p T1 T2 T1 T2 V A p V B V T2 T1 C T T1 T2 D T Câu 35: Một bình tích 5,6 lít chứa 0,5 mol khí 00C, áp suất bình là: A atm B 2atm C 4atm D 0,5atm Câu 36: Nén đẳng nhiệt khối khí xác định từ 12 lít đến lít áp suất tăng lên lần: A B C D áp suất không đổi Câu 37: Dùng ống bơm bơm bong bị xẹp, lần bơm đẩy 50cm không khí áp suất atm vào bóng Sau 60 lần bơm bóng có dung tích lít, coi trình bơm nhiệt độ không đổi, áp suất khí bóng sau bơm là: A 1,25 atm B 1,5 atm C atm D 2,5 atm Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | Hocmai.vn – Website học trực tuyến số Việt Nam Khóa học: Vật lí 10 – thầy Đỗ Ngọc Hà – thầy Phạm Văn Tùng Câu Đáp án Câu Đáp án Câu Đáp án Câu Đáp án A 11 D 21 C 31 C Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 B 12 D 22 C 32 B B 13 C 23 C 33 A D 14 B 24 A 34 D Chất khí ĐÁP ÁN B 15 C 25 B 35 B B 16 D 26 D 36 A B 17 D 27 A 37 B C 18 C 28 D A 19 C 29 A 10 A 20 C 30 A - Trang | 10 ... D 21 C 31 C Tổng đài tư vấn: 1900 58-58- 12 B 12 D 22 C 32 B B 13 C 23 C 33 A D 14 B 24 A 34 D Chất khí ĐÁP ÁN B 15 C 25 B 35 B B 16 D 26 D 36 A B 17 D 27 A 37 B C 18 C 28 D A 19 C 29 A 10 A 20 ... l0  144  120 mm p1 900 b) Ống thẳng đứng, miệng ống ? — Cột không khí ống có — Thể tích: V2 = Sl2 — Áp suất: p2 = p0 - d — Áp dụng công thức: p2V2 = p0V0  l2  p0 750 l0  144  180mm p2 600... lít B 11 ,2 lít C 22 ,4 lít D 28 lít Câu 34: Đồ thị sau biểu diễn định luật Bôilơ – Mariốt lượng khí xác định hai nhiệt độ khác với T2 > T1? p p T1 T2 T1 T2 V A p V B V T2 T1 C T T1 T2 D T Câu