Đề ôn thi môn Vật lí 10 - Chương V: Chất khí

Nội dung text: Đề ôn thi môn Vật lí 10 - Chương V: Chất khí

1. Chƣơng V. CHẤT KHÍ Bài 28 : CẤU TẠO CHẤT. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ I. Cấu tạo chất. 1. Những điều đã học về cấu tạo chất. + Các chất được cấu tạo từ các hạt riêng biệt là phân tử. + Các phân tử chuyển động không ngừng. + Các phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng cao. 2. Lực tương tác phân tử. + Giữa các phân tử cấu tạo nên vật có lực hút và lực đẩy. + Khi khoảng cách giữa các phân tử nhỏ thì lực đẩy mạnh hơn lực hút, khi khoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút mạnh hơn lực đẩy. Khi khoảng cách giữa các phân tử rất lớn thì lực tương tác không đáng kể. 3. Các thể rắn, lỏng, khí. Vật chất được tồn tại dưới các thể khí, thể lỏng và thể rắn. + Ở thể khí, lực tương tác giữa các phân tử rất yếu nên các phân tử chuyển động hoàn toàn hỗn loạn. Chất khí không có hình dạng và thể tích riêng. + Ở thể rắn, lực tương tác giữa các phân tử rất mạnh nên giữ được các phân tử ở các vị trí cân bằng xác định, làm cho chúng chỉ có thể dao động xung quanh các vị trí này. Các vật rắn có thể tích và hình dạng riêng xác định. + Ở thể lỏng, lực tương tác giữa các phân tử lớn hơn ở thể khí nhưng nhỏ hơn ở thể rắn, nên các phân tử dao đông xung quang vị trí cân bằng có thể di chuyển được. Chất lỏng có thể tích riêng xác định nhưng không có hình dạng riêng mà có hình dạng của phần bình chứa nó. II. Thuyết động học phân tử chất khí. 1. Nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí. + Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng. + Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng ; chuyển động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao. + Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình. 2. Khí lí tưởng. Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm gọi là khí lí tưởng. Bài 29 : QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ-MA-RI-ÔT I. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng các thông số trạng thái là: thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T. Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái. Những quá trình trong đó chỉ có hai thông số biến đổi còn một thông số không đổi gọi là đẳng quá trình. II. Quá trình đẳng nhiệt. Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái khi nhiệt độ không đổi III. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. 3. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. Trong quá trình đẳng nhiệt của một khối lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. 1 p  hay pV = hằng số V Hoặc: p1V1 = p2V2 = IV. Đƣờng đẳng nhiệt. Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt. Dạng đường đẳng nhiệt : Trong hệ toạ độ p, V đường đẳng nhiệt là đường hypebol.
2. Các dạng bài tập có hƣớng dẫn Quá trình đẳng nhiệt là quá trình trong đó nhiệt độ được giữ không đổi Nội dung định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích p1 V 1 p 2 V 2 Trong đó áp suất đơn vị ( Pa), thể tích đơn vị ( lít) -1atm = 1,013.105Pa, 1mmHg = 133,32 Pa, 1 Bar = 105Pa -1m3 = 1000lít, 1cm3 = 0,001 lí, 1dm3 = 1 lít - Công thức tính khối lượng riêng: m = .V là khối lượng riêng (kg/m3) Bài 1: Dưới áp suất 105Pa một lượng khí có thể tích 10 lít. Tính thể tích của khí đó dưới áp suất 3.105Pa. Hướng dẫn giải: pV1 1 p 2 V 22 V 3,3 lít Bài 2: Một bình có thể tích 10 lít chứa 1 chất khí dưới áp suất 30at. Cho biết thể tích của chất khí khi ta mở nút bình? Coi nhiệt độ của khí là không đổi và áp suất của khí quyển là 1at. Hướng dẫn giải: 1at = 1,013.105 Pa pV1 1 p 2 V 2 V 2 300 lít Bài 3: Một lượng khí ở nhiệt độ 180C có thể tích 1m3 và áp suất 1atm. Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5atm. Tính thể tích khí nén. Hướng dẫn giải: 3 pV1 1 p 2 V 2 V 2 0,286 m Bài 4: Khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 6 lít đến 4 lít. Áp suất khí tăng thêm 0,75at. Áp suất khí ban đầu là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: (p 0,75).4 pV p V pat 1 1,5 1 1 2 2 1 6 Bài 5: Dưới áp suất 1,5bar một lượng khí có V1 = 10 lít. Tính thể tích của khí đó ở áp suất 2atm. Hướng dẫn giải: pV1 1 p 2 V 2 V 2 7,4 lít 5 Bài 6: Một lượng khí có v1 = 3 lít, p1 = 3.10 Pa. Hỏi khi nén V2 = 2/3 V1 thì áp suất của nó là? Hướng dẫn giải: 3p pV p V p 1 4,5.105 Pa 1 1 2 2 2 2 Bài 7: Nén một khối khí đẳng nhiệt từ thể tích 24 lít đến 16 lít thì thấy áp suất khí tăng thêm lượng p = 30kPa. Hỏi áp suất ban đầu của khí là? Hướng dẫn giải: (p 30.103 ).16 pV p V pKPa 1 60 1 1 2 2 1 24 Bài 8: Một khối khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 16 lít, áp suất từ 1atm tới 4atm. Tìm thể tích khí đã bị nén. Hướng dẫn giải: pV1 1 pV 1 1 VVVVV2 1 2 1 12 lít pp22 Bài 9: Tính khối lượng khí oxi đựng trong một bình thể tích 10 lít dưới áp suất 150atm ở t = 00C. Biết ở đkc khối lượng riêng của oxi là 1,43kg/m3. Hướng dẫn giải: Ở ĐKC có p0 = 1atm m = V0. 0 Ở O0C , áp suất 150m m = V. .V Khối lượng không đổi: V . =V. V 00 00 p. 0 3 Mà V0. = V. 214,5kg / m p0
3. m = V. = 2,145 kg Bài 10: Nếu áp suất của một lượng khí tăng thêm 2.105Pa thì thể tích giảm 3 lít. Nếu áp suất tăng thêm 5.105Pa thì thể tích giảm 5 lít. Tìm áp suất và thể tích ban đầu của khí, biết nhiệt độ khí không đổi. Hướng dẫn giải: pV p V pV ( pV 2.105 )( 3) 1 1 2 2 1 1 11 ' '5 pV1 1 p 2 V 2 pV 1 1 ( pV 11 5.10 )( 5) 5 Từ 2 pt trên p1 = 4.10 Pa ; V1 = 9 lít Bài 30 : QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH. ĐỊNH LUẬT SÁC-LƠ I. Quá trình đẳng tích. Quá trình đẵng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi. II. Định luật Sác –lơ. Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. p p p p ~T = hằng số hay 1 = 2 = T T1 T2 III. Đƣờng đẳng tích. Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi gọi là đường đẳng tích. Dạng đường đẳng tích : Trong hệ toạ độ OpT đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua gốc toạ độ. Quá trình đẳng tích là quá trình trong đó thể tích được giữ không đổi Nội dung định luật Sác-lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt pp đối. 12 TT12 Trong đó áp suất đơn vị ( Pa), thể tích đơn vị ( lít) 1atm = 1,013.105Pa, 1mmHg =133,32 Pa, 1 Bar = 105Pa T = 273 + t (0C) Các dạng bài tập có hƣớng dẫn Bài 1: Một bình thép chứa khí ở 270C dưới áp suất 6,3.10-5Pa. làm lạnh bình tới nhiệt độ - 730C thì áp suất của khí trong bình là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: p1 p 2 T 2. p 1 5 p2 4,2.10 Pa TTT1 2 1 Bài 2: Một bình được nạp khí ở 330C dưới áp suất 300 Pa. Sau đó bình được chuyển đến một nơi có nhiệt độ 370C. Tính độ tăng áp suất của khí trong bình. Hướng dẫn giải: p1 p 2 T 2. p 1 p2 303,9 Pa TTT1 2 1 p p21 p 3,9 Pa Bài 3: Một bình thép chứa khí ở 70C dưới áp suất 4 atm. Nhiệt độ của khí trong bình là bao nhiêu khi áp suất khí tăng thêm 0,5atm. Hướng dẫn giải:
4. p1 pT 21 p 2 . TK2 315 T1 Tp 21 Bài 4: Van an toàn của một nồi áp suất sẽ mở khi áp suất nồi bằng 9atm. Ở 200C, hơi trong nồi có áp suất 1,5atm. Hỏi ở nhiệt độ nào thì van an toàn sẽ mở. Hướng dẫn giải: p1 pT 21 p 2 . TK2 1758 T1 Tp 21 Bài 5: Khí trong bình kín có nhiệt độ là bao nhiêu bít khi áp suất tăng 2 lần thì nhiệt độ trong bình tăng thêm 313K, thể tích không đổi. Hướng dẫn giải: p1 p 2 T 2. p 1 ( T 1 313). p 1 0 TK1 t C 313 40 T1 Tpp 221 2 Bài 6: Biết áp suất của khí trơ trong bóng đèn tăng 1,5 lần khi đèn cháy sáng so với tắt. Biết nhiệt độ đèn khi tắt là 270C. Hỏi nhiệt độ đèn khi cháy sáng bình thường là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: Đèn kín quá trình đẳng tích Tpst. 0 TTtst K 1,5 tC 450177 ps Bài 7: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 15 lít đến 11,5 lít thì áp suất tăng thêm 1 lượng 3,5kPa. Hỏi áp suất ban đầu của khí là bao nhiêu?. Hướng dẫn giải: (p12 p ). V p1 V 1 p 2 V 2 pPa 1 11500 V1 Bài 8: Khi đun nóng khí trong bình kín thêm 200C thì áp suất khí tăng thêm 1/20 áp suất ban đầu. Tìm nhiệt độ ban đầu của khí. Hướng dẫn giải: p p T. p ( T 20). p T 20 1 2 TK 2 1 1 1 1 400 T T1 p 11 1 2 2 (pp ) 1 1120 20 Bài 9: Đun nóng đẳng tích một lượng khí lên 250C thì áp suất tăng thêm 12,5% so với áp suất ban đầu. Tìm nhiệt độ ban đầu của khối khí. Hướng dẫn giải: p1 p 2 T 2. p 1 ( T 1 25). p 1 T 1 25 TK1 200 T1 T 2 p 2( p 1 0,125. p 1 ) 1,125 Bài 31 : PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƢỞNG I. Khí thực và khí lí tƣởng. Các chất khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôilơ – Mariôt và định luật Sáclơ. Giá trị của tích pV và thương p thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí. T Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học. II. Phƣơng trình trạng thái của khí lí tƣởng. Xét một lượng khí chuyển từ trạng thái 1 (p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian (1’) (p’, V2, T1) :
5. - Từ TT.1 TT. 1’ : quá trình đẳng nhiệt p1V1 - Ta có p1V1=p’V2 => p’= V2 - Từ TT.1’ TT.2 : quá trình đẳng tích: p' p ' Ta có 2 (2) T1 T2 p V p Thế (1) vào (2) ta được 1 1 2 V2T1 T2 p V p V pV => 1 1 2 2 hằng số (3) T1 T2 T (3) gọi là phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng III. Quá trình đẳng áp. 1. Quá trình đẳng áp. Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi. 2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp. Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối V V1 V2 V~T hằng số hay T T1 T2 3. Đường đẳng áp. Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp. Dạng đường đẳng áp : Trong hệ toạ độ OVT đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua gốc toạ độ. IV. Độ không tuyệt đối. Từ các đường đẳng tích và đẳng áp trong các hệ trục toạ độ OpT và OVT ta thấy khi T = 0K thì p = 0 và V = 0. Hơn nữa ở nhiệt độ dưới 0K thì áp suất và thể tích sẽ só giá trị âm. Đó là điều không thể thực hiện được. Do đó, Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0 K và 0 K gọi là độ không tuyệt đối. Nhiệt độ thấp nhất mà con người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là 10-9 K. Các dạng bài tập có hƣớng dẫn Bài 1: Một quả bóng có thể tích 2 lít, chứa khí ở 270C có áp suất 1at. Người ta nung nóng quả bóng đến nhiệt độ 570C đồng thời giảm thể tích còn 1 lít. Áp suất lúc sau là bao nhiêu?. Hướng dẫn giải: T2 p 1 V 1 p2 2,2 at TV12. 0 0 Bài 2: Một lượng khí H2 đựng trong bình có V1 = 2 lít ở áp suất 1,5at, t1 = 27 C. Đun nóng khí đến t2 = 127 C do bình hở nên một nửa lượng khí thoát ra ngoài. Tính áp suất khí trong bình. Hướng dẫn giải:
6. T2 p 1 V 1 pat2 4 TV12. Bài 3: Ở 270C thể tích của một lượng khí là 6 lít. Thể tích của lượng khí đó ở nhiệt độ 2270C khi áp suất không đổi là bao nhiêu? Hướng dẫn giải: V1 VT 22 V 1 . V2 10 lít T1 TT 21 Bài 4: Một lượng khí đựng trong xilanh có pittông chuyển động được. Các thông số của lượng khí: 1,5atm, 13,5 lít, 300K. Khi pit tông bị nén, áp suất tăng lên 3,7atm, thể tích giảm còn 10 lít. Xác định nhiệt độ khi nén. Hướng dẫn giải: pVT2 2 1 0 TKC2 548,1 275,1 pV11. Bài 5: Trong xilanh của một động cơ đốt trong có 2dm3 hỗn hợp khí dưới áp suất 1atm và nhiệt độ 470C. Pit tông nén xuống làm cho thể tích của hỗn hợp khí chỉ còn 0,2 dm3 và áp suất tăng lên 15atm. Tính nhiệt độ của hỗn hợp khí nén. Hướng dẫn giải: pVT2 2 1 TK2 480 pV11. Bài 6: Người ta bơm khí ôxi ở điều kiện chuẩn vào một bình có thể tích 5000 lít. Sau nửa giờ bình chứa đầy khí ở nhiệt độ 240C và áp suất 765mmHg. Xác định khối lượng khí bơm vào sau mỗi giây. Coi quá trình bơm diễn ra 1 cách đều đặn. Hướng dẫn giải: 3 Ở đk chuẩn p1 = 760mmHg, 1 1,29kg / m mm VV12 ; 12 T2. p 1 VT 1 . p 1 1 2 V22 T1 pT 22 p 1 1 Tp 1 2 mV2. là khối lượng khí bơm vào bình sau nửa giờ. Tp21. Khối lượng bơm vào sau mỗi giây: m’ = m /1800 = 3,3.10-3Kg/s Bài 7: Nén 10 lít khí ở nhiệt độ 270C để cho thể tích của nó chỉ là 4 lít, vì nén nhanh khí bị nóng lên đến 600C. Hỏi áp suất của khí tăng lên bao nhiêu lần? Hướng dẫn giải: p V p V p T V 1 1 2 2 2 2 1 2,78 lần T1 T 2 p 1 V 2. T 1 Bài 8: Một quả bóng có thể tích 200 lít ở nhiệt độ 280C trên mặt đất. Bóng được thả bay lên đến độ cao mà ở đó áp suất khí quyển chỉ còn 0,55 lần áp suất khí quyển ở mặt đất và có nhiệt độ 50C. Tính thể tích của quả bóng ở độ cao đó ( bỏ qua áp suất phụ gây ra bởi vỏ bóng). Hướng dẫn giải: T2 pV 1 1 V2 340,7 lít Tp12 Bài 9: Tính khối lượng riêng của KK ở 800C và áp suất 2,5.105Pa. Biết khối lượng riêng của KK ở 00C là 1,29kg/m3, và áp suất 1,01.105Pa. Hướng dẫn giải: T2 p 1 V 1m T 2. p 1 m 3 V22 2,5 kg / m T1 p 2 2 1 T 1 p 2