Giáo án Vật lý 10 - Chủ đề 4: Phương trình trạng thái khí lý tưởng

CHỦ ĐỀ 4: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI KHÍ LÝ TƯỞNG A. Phương pháp giải bài tập về phương trình trạng thái khí lý tưởng. - Liệt kê ra 2 trạng thái 1 ( p1,V1,T1) và 2 (p2,V2,T2). - Áp dụng phương trình trạng thái: * Chú ý: luôn đổi nhiệt độ toC ra T(K). T (K) = 273 + to C B. Bài tập vận dụng Bài 1: Trong xilanh của một động cơ có chứa một lượng khí ở nhiệt độ 47o C và áp suất 0,7 atm. a. Sau khi bị nén thể tích của khí giảm đi 5 lần và áp suất tăng lên tới 8atm. Tính nhiệt độ của khí ở cuối quá trình nén? b. Người ta tăng nhiệt độ của khí lên đến 273oC và giữ pit-tông cố định thì áp suất của khí khi đó là bao nhiêu? Giải a. Tính nhiệt độ T2. TT1 TT2 P1 = 0,7atm P2 = 8atm V1 V2 = V1/5 T1 = 320K T2 = ? Áp dụng PTTT khí lý tưởng, Ta có: b. Vì pít- tông được giữ không đổi nên đó là quá trình đẳng tích: Theo định luật Sác – lơ, ta có: Bài 2: Tính khối lượng riêng của không khí ở 100oC , áp suất 2.105 Pa. Biết khối lượng riêng của không khí ở 0oC, áp suất 1.105 Pa là 1,29 Kg/m3? Giải - Ở điều kiện chuẩn, nhiệt độ To = 273 K và áp suất po = 1,01. 105 Pa 1kg không khí có thể tích là Vo = = = 0,78 m3 Ở điều kiện T2 = 373 K, áp suất p2 = 2. 105 Pa, 1kg không khí có thể tích là V2, Áp dụng phương trình trạng thái, Ta có: V2 = = 0,54 m3 Vậy khối lượng riêng không khí ở điều kiện này là 2 = = 1,85 kg/m3 Bài 3: nếu thể tích của một lượng khí giảm đi 1/10, áp suất tăng 1/5 và nhiệt độ tăng thêm 160C so với ban đầu. Tính nhiệt độ ban dầu của khí. Giải TT1: p1, V1, T1 TT2: p2 = 1,2p1, V2 = 0,9V1, T2 = T1 +16 Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: Bài 4: pít tông của một máy nén, sau mỗi lần nén đưa được 4 lít khí ở nhiệt độ và áp suất 1 atm vào bình chưa khí ở thể tích 2m3. tính áp suất của khí trong bình khi phít tông đã thực hiện 1000 lần nén. Biết nhiệt độ trong bình là . Giải TT1 TT2 p1 = 10atm p2 =? V1 = nV = 1000.4 = 4000l V2 = 2m3 = 2000l T1 = 300K T2 = 315K Áp dụng phương trình trạng thái: Bài 5: trong xilanh của một động cơ đốt trong có 2dm3 hỗn hợp khí dưới áp suất 1 atm và nhiệt độ 470C. Pít tông nén xuống làm cho thể tích của hỗn hợp khí chỉ còn 0,2 dm3 và áp suất tăng lên tới 15 atm. Tính hỗn hợp khí nén. Giải TT1TT2 p1 = 1atm p2 =15atm V1 = 2dm3 V2 = 0,2 dm3 T1 = 320K T2 ? Áp dụng phương trình trạng thái: (1) (2) (3) V0 2p0 0 p T p0 T0 C. BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM: Câu hỏi 1: Cho đồ thị thay đổi trạng thái như hình bên. Nó được vẽ sang hệ trục p – V thì chọn hình nào dưới đây: B p0 V0 0 p V 2V0 1 2 3 2p0 2p0 0 p V C. p0 2V0 V0 1 2 3 1 3 2 2p0 A p0 V0 0 p V 2V0 2p0 0 p T D. p0 2T0 T0 1 0 p T 1 2 3 Câu hỏi 2: Hai quá trình biến đổi khí liên tiếp cho như hình vẽ bên. Mô tả nào sau đây về hai quá trình đó là đúng: Nung nóng đẳng tích sau đó dãn đẳng áp B. Nung nóng đẳng tích sau đó nén đẳng áp C. Nung nóng đẳng áp sau đó dãn đẳng nhiệt D. Nung nóng đẳng áp sau đó nén đẳng nhiệt Câu hỏi 3: Hai quá trình biến đổi khí liên tiếp cho như hình vẽ câu hỏi 2. Thực hiện quá trình nào duy nhất để từ trạng thái 3 về trạng thái 1: Nén đẳng nhiệt B. dãn đẳng nhiệt C. nén đẳng áp D. dãn đẳng áp Câu hỏi 4: Một bình kín chứa một mol khí Nitơ ở áp suất 105N/m2, nhiệt độ 270C. Thể tích bình xấp xỉ bao nhiêu? 2,5 lít B. 2,8 lít C. 25 lít D. 27,7 lít Câu hỏi 5: Một bình kín chứa một mol khí Nitơ ở áp suất 105N/m, nhiệt độ 270C. Nung bình đến khi áp suất khí là 5.105N/m2. Nhiệt độ khí sau đó là: 1270C B. 600C C. 6350C D. 12270C Câu hỏi 6: Nén 10 lít khí ở nhiệt độ 270C để thể tích của nó giảm chỉ còn 4 lít, quá trình nén nhanh nên nhiệt độ tăng đến 600C. Áp suất khí đã tăng bao nhiêu lần: 2,78 B. 3,2 C. 2,24 D. 2,85 Câu hỏi 7: Một bình kín dung tích không đổi 50 lít chứa khí Hyđrô ở áp suất 5MPa và nhiệt độ 370C, dùng bình này để bơm bóng bay, mỗi quả bóng bay được bơm đến áp suất 1,05.105Pa, dung tích mỗi quả là 10 lít, nhiệt độ khí nén trong bóng là 120C. Hỏi bình đó bơm được bao nhiêu quả bóng bay? 200 B. 150 C. 214 D. 188 Câu hỏi 8: Một mol khí ở áp suất 2atm và nhiệt độ 300C thì chiếm thể tích là: 15,8 lít B. 12,4 lít C. 14,4 lít D. 11,2 lít Câu hỏi 9: Một xilanh kín chia làm hai phần bằng nhau bởi một pitong cách nhiệt. Mỗi phần có chiều dài 30 cm chứa một lượng khí giống nhau ở 270C. Nung nóng một phần lên 100c, còn phần kia làm lạnh đi 100C thì pitong dịch chuyển một đoạn là: 4cm B. 2cm C. 1cm D. 0,5cm Câu hỏi 10: Một khí lí tưởng có thể tích 10 lít ở 270C áp suất 1atm, biến đổi qua hai quá trình: quá trình đẳng tích áp suất tăng gấp 2 lần; rồi quá trình đẳng áp, thể tích sau cùng là 15 lít. Nhiệt độ sau cùng của khối khí là: 9000C B. 810C C. 6270C D. 4270C Câu hỏi 11: Ở thời kì nén của một động cơ đốt trong 4 kì, nhiệt độ của hỗn hợp khí tăng từ 470C đến 3670C, còn thể tích của khí giảm từ 1,8 lít đến 0,3 lít. Áp suất của khí lúc bắt đầu nén là 100kPa. Coi hỗn hợp khí như chất khí thuần nhất, áp suất cuối thời kì nén là: 0 V T 1 2 3 1,5.106Pa B. 1,2.106Pa C. 1,8.106Pa D. 2,4.106Pa 0 p V 3 1 2 A 0 p V B 3 C 0 p V 2 1 3 D 0 V p 2 1 3 1 2 Câu hỏi 12: Đồ thị mô tả một chu trình khép kín cho như hình bên. Nếu chuyển đồ thị trên sang hệ trục tọa độ khác thì đáp án nào mô tả tương đương: Câu hỏi 13: Phương trình nào sau đây áp dụng cho cả ba đẳng quá trình: đẳng áp, đẳng nhiệt, đẳng tích của một khối khí lí tưởng xác định: pV = const B. p/T = const C. V/T = const D. pV/T = const Câu hỏi 14: Tích của áp suất p và thể tích V của một khối lượng khí lí tưởng xác định thì: không phụ thuộc vào nhiệt độ B. tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối C.tỉ lệ thuận với nhiệt độ Xenxiut D. tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối Câu hỏi 15: Khi làm lạnh đẳng tích một lượng khí lí tưởng xác định, đại lượng nào sau đây là tăng? Khối lượng riêng của khí B. mật độ phân tử C. pV D. V/p Câu hỏi 16: Khi làm nóng đẳng tích một lượng khí lí tưởng xác định, đại lượng nào sau đây không đổi? n/p B. n/T C. p/T D. nT Câu hỏi 17: Hai bình cầu cùng dung tích chứa cùng một chất khí nối với nhau T2 T1 bằng một ống nằm ngang. Một giọt thủy ngân nằm đúng giữa ống ngang. Nhiệt độ trong các bình tương ứng là T1 và T2. Tăng gấp đôi nhiệt độ tuyệt đối của khí trong mỗi bình thì giọt Hg sẽ chuyển động như thế nào: nằm yên không chuyển động B. chuyển động sang phải C. chuyển động sang trái D. chưa đủ dữ kiện để nhận xét Câu hỏi 18: Hai bình cầu cùng dung tích chứa cùng một chất khí nối với nhau bằng một ống nằm ngang. Một giọt thủy ngân nằm đúng giữa ống ngang như hình vẽ câu hỏi 17. Nhiệt độ trong các bình tương ứng là T1 và T2. Tăng nhiệt độ tuyệt đối của khí trong mỗi bình thêm một lượng ΔT như nhau thì giọt Hg sẽ chuyển động như thế nào: 0 p T 3 2 1 nằm yên không chuyển động B. chuyển động sang phải C. chuyển động sang trái D. chưa đủ dữ kiện để nhận xét 0 p V 3 1 2 A 3 1 2 0 p V B 3 C 0 p V 2 1 0 p V D 2 1 3 Câu hỏi 19: Một lượng khí lí tưởng xác định biến đổi theo chu trình như hình vẽ bên. Nếu chuyển đồ thị trên sang hệ trục tọa độ (p,V) thì đáp án nào mô tả tương đương: 0 V T B 1 2 3 0 V T 3 C 1 2 2 1 3 0 V T D 1 2 3 0 V T A Câu hỏi 20: Một lượng khí lí tưởng xác định biến đổi theo chu trình như hình vẽ câu hỏi 19. Nếu chuyển đồ thị trên sang hệ trục tọa độ (V,T) thì đáp án nào mô tả tương đương: Câu hỏi 21: Một lượng khí lí tưởng xác định biến đổi theo chu trình như hình vẽ bên. D. không đáp án nào trong A, B, C 0 p T B 1 2 3 0 p T 3 C 1 2 1 2 3 0 p T A Nếu chuyển đồ thị trên sang hệ trục tọa độ (p,T) thì đáp án nào mô tả tương đương: Câu hỏi 22: Đồ thị nào sau đây không biểu diễn đúng quá trình biến đổi của một khối khí lí tưởng: T2>T1 T2 C T1 0 p V 0 V T A p1 p2 p2>p1 0 p 1/V B T2 T1 T2>T1 T2>T1 T1 T2 0 pV p D Câu hỏi 23: Trong một động cơ điezen, khối khí có nhiệt độ ban đầu là 320C được nén để thể tích giảm bằng 1/16 thể tích ban đầu và áp suất tăng bằng 48,5 lần áp suất ban đầu. Nhiệt độ khối khí sau khi nén sẽ bằng: 970C B. 6520C C. 15520C D. 1320C 0 Câu hỏi 24: Một bình chứa khí Hyđrô nén có dung tích 20 lít ở nhiệt độ 270C được dùng để bơm khí vào 100 quả bóng, mỗi quả bóng có dung tích 2 lít. Khí trong quả bóng phải có áp suất 1 atm và ở nhiệt độ 170C. Bình chứa khí nén phải có áp suất bằng: 10atm B. 11atm C. 17atm D. 100atm Câu hỏi 25: Cho đồ thị quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí như hình vẽ bên. Hãy chỉ ra đâu là nhận xét sai: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ tuyệt đối khi thể tích không đổi. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ tuyệt đối khi áp suất không đổi. 76cm 00C Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của nhiệt độ tuyệt đối theo thể tích khi áp suất không đổi. Câu hỏi 26: Một ống nghiệm tiết diện đều có chiều dài 76cm, đặt thẳng đứng chứa một khối khí đến nửa ống, phía trên của ống là một cột thủy ngân. Nhiệt độ lúc đầu của khối khí là 00C. áp suất khí quyển là 76cmHg. Để một nửa cột thủy ngân trào ra ngoài thì phải đun nóng khối khí lên đến nhiệt độ: 300C B. 500C C. 700C D. 900C Câu hỏi 27: Một khối khí có thể tích giảm và nhiệt độ tăng thì áp suất của khối khí sẽ: Giữ không đổi B. tăng C. giảm D. chưa đủ dữ kiện để kết luận Câu hỏi 28: Biết khối lượng mol của cácbon là 12g/mol và hằng số Avogadro là NA = 6,02.1023 nguyên tử/mol. Khối lượng của một nguyên tử cácbon là: 1 2 3 0 2.10-23g B. 2.10-23 kg C. 2.10-20g D. 2.10-20 kg Câu hỏi 29: Một lượng 0,25mol khí Hêli trong xi lanh có nhiệt độ T1 và thể tích V1 được biến đổi theo một chu trình khép kín: dãn đẳng áp tới thể tích V2 = 1,5 V1; rồi nén đẳng nhiệt; sau đó làm lạnh đẳng tích về trạng thái 1 ban đầu. Nếu mô tả định tính các quá trình này bằng đồ thị như hình vẽ bên thì phải sử dụng hệ tọa độ nào? (p,V) B. (V,T) C. (p,T) D. (p,1/V) Câu hỏi 30: Một lượng 0,25mol khí Hêli trong xi lanh có nhiệt độ T1 và thể tích V1 được biến đổi theo một chu trình khép kín: dãn đẳng áp tới thể tích V2 = 1,5 V1; rồi nén đẳng nhiệt; sau đó làm lạnh đẳng tích về trạng thái 1 ban đầu. Nhiệt độ lớn nhất trong chu trình biến đổi có giá trị nào: 1,5T1 B. 2T1 C. 3T1 D. 4,5T1 Đáp án Câu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đáp án A B A C D A C B C C Câu 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Đáp án B C D B D C A D C A Câu 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Đáp án D C B B C C B A B A