Bài 31 : Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10: tại đây

Xem thêm các sách tham khảo liên quan:

• Sách Giáo Khoa Vật Lý 10
• Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 10
• Giải Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao
• Sách giáo khoa vật lý 10 nâng cao
• Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10
• Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao

Giải Bài Tập Vật Lí 10 – Bài 31 : Phương trình trạng thái của khí lí tưởng giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:

C1. ( trang 160 sgk Vật Lý 10): – Lượng khí được chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1′ bằng quá trình nào? Hãy viết biểu thức liên hệ giữa p1, V1 và p’, V2.

– Lượng khí được chuyển từ trạng thái 1′ sang trạng thái 2 bằng quá trình nào? Hãy viết biểu thức liên hệ giữa p’, T1 và p2, T2.

Trả lời:

+ Trạng thái (1) sang trạng thái (1’) là quá trình đẳng nhiệt vì nhiệt độ T1 được giữ nguyên. Biểu thức liên hệ: p1.V1 = p’.V2 (I).

+ Trạng thái (1’) sang trạng thái (2) là quá trình đẳng tích vì thể tích V2 được giữ nguyên. Biểu thức liên hệ: (II)

+ Từ (I) suy ra: thế vào (II), ta được:

Hay: . Đây là phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Bài 1 (trang 165 SGK Vật Lý 10) : Khí lí tưởng là gì?

Lời giải:

Khí lí tưởng là chất khí mà các phân tử khí được coi là các chất điểm và các phân tử chỉ tương tác nhau khi va chạm.

Bài 2 (trang 165 SGK Vật Lý 10) : Lập phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Lời giải:

Phương trình xác định mối liên hệ giữa ba thông số trạng thái của chất khí gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Để lập phương trình này, ta xét một lượng khí từ trạng thái 1 (p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian 1′ (p’, V2, T1) bằng các đẳng quá trình đã học trong các bài trước.

+ Trạng thái (1) sang trạng thái (1’) là quá trình đẳng nhiệt vì nhiệt độ T1 được giữ nguyên. Biểu thức liên hệ: p1.V1 = p’.V2 (I).

+ Trạng thái (1’) sang trạng thái (2) là quá trình đẳng tích vì thể tích V2 được giữ nguyên. Biểu thức liên hệ: (II)

+ Từ (I) suy ra: thế vào (II), ta được:

Hay: . Đây là phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Bài 3 (trang 165 SGK Vật Lý 10) : Viết hệ thức của sự nở đẳng áp của chất khí.

Lời giải:

Hệ thức của sự nở đẳng áp của chất khí:

Bài 4 (trang 165 SGK Vật Lý 10) : Hãy ghép các quá trình ghi bên trái với các phương trình tương ứng ghi bên phải.

Lời giải:

1 – c 2 – a 3 – b 4 – d

Chú ý: Công thức (d) áp dụng cho quá trình biến đổi bất kì trạng thái chất khí lý tưởng nhưng điều kiện là khối lượng chất khí không đổi trong suốt quá trình xảy ra biến đổi trạng thái.

Bài 5 (trang 166 SGK Vật Lý 10) : Trong hệ tọa độ (V, T), đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng áp?

A. Đường thẳng song song với trục hoành

B. Đường thẳng song song với trục tung

C. Đường hypebol

D. Đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ.

Lời giải:

Chọn D.

Bài 6 (trang 166 SGK Vật Lý 10) : 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 lí tưởng?

A. Nung nóng một lượng khí trong một bình đậy kín

B. Nung nóng một lượng khí trong một bình không đậy kín

C. Nung nóng một lượng khí trong một xilanh kín có pit-tông làm khí nóng lên, nở ra, đẩy pit-tông di chuyển

D. Dùng tay bóp lõm quả bóng bàn.

Lời giải:

Chon B. Vì khi nung nóng mà bình không đậy kín, một lượng khí sẽ thoát ra ngoài, phương trình trạng thái sẽ không được nghiệm đúng.

Bài 7 (trang 166 SGK Vật Lý 10) : Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm3 khí hidro ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 27o C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 0o C)

Lời giải:

Trạng thái 1:

P1 = 750 mmHg

T1 = 27 + 273 = 300 K

V1 = 40 cm3

Trạng thái 2:

Po = 760 mmHg

To = 0 + 273 = 273 K

Vo = ?

Áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng:

Bài 8 (trang 166 SGK Vật Lý 10) : Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3 140 m. Biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 2o C. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 0o C) là 1,29 kg/m3.

– Trạng thái 1 (chuẩn)

Po = 760 mmHg

To = 0 + 273 = 273 K

Vo = ?

– Trạng thái 2 (ở đỉnh núi)

P = (760 – 314) mmHg

T = 275 K

V = ?

Lời giải:

Khi lên cao thêm 10m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg. Do đó lên cao 3140m, áp suất không khí giảm:

→ Áp suất không khí ở trên đỉnh núi Phăng-xi-păng: p1 = 760 – 314 = 446 mmHg

Khối lượng riêng của không khí:

Áp dụng phương trình trạng thái ta được:

Khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3 140 m: