Ở các bài học trước các em đã được tìm hiểu mối liên hệ giữa áp suất và thể tích, áp suất và nhiệt độ thông qua các định luật Bôi-lơ-ma-ri-ốt và định luật Sác-lơ. Đó là trường hợp quá trình biến đổi có 2 trong 3 các thông số bị thay đổi.
Tuy nhiên, trong tự nhiên cũng có 1 số quá trình mà cả ba thông số nhiệt độ, thể tích và áp suất của lượng khí đều thay đổi.
Vậy phải dùng phương trình nào đê xác định mối liên hệ giữa ba thông số này?
Để trả lời cho câu hỏi trên, mời các em cùng theo dõi nội dung Bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng nhé!
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 \(\frac{p}{T}\) thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí.
Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học.
Sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không lớn ở nhiệt độ và áp suất thông thường
Xét một lượng khí chuyển từ trạng thái 1 \(({p_1},{\rm{ }}{V_1},{\rm{ }}{T_1})\) sang trạng thái 2 \(({p_2},{\rm{ }}{V_2},{\rm{ }}{T_2})\) qua trạng thái trung gian 1’ \((p,{\rm{ }}{V_2},{\rm{ }}{T_1})\) :
Quá trình đi từ 1 → 1’: đẳng nhiệt
\({p_1}{V_{1}} = p.{V_2}\) (1)
Quá trình đi từ 1’ → 2 : đẳng tích
\(\frac{{p'}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\) (2)
Từ (2) \( \to P'\) rồi thế vào (1)
Ta có : \(\frac{{{P_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{P_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\) hay \(\frac{{p.V}}{T} = \) hằng số
Độ lớn của hằng số này phụ thuộc vào khối lượng khí.
Phương trình trên do nhà vật lí người Pháp Cla-pê-rôn đưa ra vào năm 1834 gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng hay phương trình Cla-pê-rôn.
Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi.
Từ phương trình trạng thái:
\(\frac{{{P_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{P_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\) nếu \({P_1} = {P_2}\) nghĩa là áp suất không đổi, ta có:
\(\frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} \to \frac{V}{T} = \) hằng số
Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
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 áp là đường thẳng kéo dài đi qua góc toạ độ.
Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một lượng khí ta có những đường đẳng áp khác nhau. Đường ở trên có áp suất nhỏ hơn.
Từ các đường đẳng tích và đẳng áp trong các hệ trục toạ độ OpT và OVT ta thấy khi \(T = {0^o}K\) thì p = 0 và V = 0. Hơn nữa ở nhiệt độ dưới \({0^o}K\) 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 \({0^o}K\) và \({0^o}K\) gọi là độ không tuyệt đối.
\(T\left( {^0K} \right){\rm{ }} = 273 + t\)
Nhiệt độ thấp nhất mà cong người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là \({10^{ - 9{\rm{ }}o}}K\).
Nhiệt giai Ken-vin đều có giá trị dương và mỗi độ chia trong nhiệt giai ken-vin bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Celsius.
Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm3 khí hiđrô ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 270C. Tính thể thích của lượng khí trên ở nhiệt độ 270C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760mmHg và nhiệt độ 00C ).
Trạng thái 1:
p1 = 750 mmHg
T1 = 300 K
V1 = 40 cm3
Trạng thái 2 :
P0 = 760 mmHg
T0 = 273 K
V0 = ?
Phương trình trạng thái khí lý tưởng :
=
=> V0 = .
V0= = 36 cm3
Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3 140 m. Biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giàm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 20C. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 00C) là 1,29 kg/m3 .
Trạng thái 1:
p1 = (760 – 314) mmHg
T1 = 273 + 2 = 275 K
V1 =
Trạng thái 2:
\(p_0 = 760 mmHg\)
\(T_0 = 273 K\)
V =
Phương trình trạng thái khí lý tưởng:
\(\frac{{{p_0}{V_0}}}{{{T_0}}} = \frac{{pV}}{T} \Rightarrow \frac{{{V_0}}}{V} = \frac{P}{{{P_0}}}.\frac{{{T_0}}}{T} = 0,583\)
Mà \({V_0} = \frac{m}{{{D_0}}};V = \frac{m}{D} \Rightarrow \frac{{{V_0}}}{V} = \frac{D}{{{D_0}}} = 0,583\)
\( \Rightarrow D = 0,583.1,29 = 0,75kg/{m^3}\)
Qua bài giảng Phương trình trạng thái của khí lí tưởng này, các em cần hoàn thành 1 số mục tiêu mà bài đưa ra như :
Nêu được định nghĩa quá trình đẳng áp, viết được biểu thức liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp và nhận được dạng đường đẳng áp trong hệ tọa độ (p, T) và (p, t).
Hiểu ý nghĩa vật lí của “Không độ tuyệt đối”.
Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lý 10 Bài 31 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết.
Ở nhiệt độ 273oC thể tích của một lượng khí là 10 lít. Tính thể tích lượng khí đó ở 5460C khi áp suất không đổi.
Một quả có thể tích V1 = 200 l ở nhiệt độ t1 = 270 C trên mặt đất. Bóng được thả ra và bay lên đến độ cao mà ở đó áp suất khí quyển chỉ còn bằng 0,6 áp suất khí quyển ở mặt đất và nhiệt độ t2 = 50C. Tính thể tích của quả bóng ở độ cao đó (Bỏ qua áp suất phụ gây ra bởi vỏ bóng).
Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3140 m. Biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giàm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 20C. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 00C) là 1,29 kg/m3 .
Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!
Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lý 10 Bài 31để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.
Bài tập 1 trang 165 SGK Vật lý 10
Bài tập 2 trang 165 SGK Vật lý 10
Bài tập 3 trang 165 SGK Vật lý 10
Bài tập 4 trang 165 SGK Vật lý 10
Bài tập 5 trang 166 SGK Vật lý 10
Bài tập 6 trang 166 SGK Vật lý 10
Bài tập 7 trang 166 SGK Vật lý 10
Bài tập 8 trang 166 SGK Vật lý 10
Bài tập 1 trang 233 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 2 trang 233 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 3 trang 233 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 4 trang 233 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 1 trang 237 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 2 trang 237 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 3 trang 237 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 4 trang 237 SGK Vật lý 10 nâng cao
Bài tập 31.1 trang 72 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.2 trang 72 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.3 trang 72 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.4 trang 72 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.5 trang 73 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.6 trang 73 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.7 trang 73 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.8 trang 73 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.9 trang 73 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.10 trang 73 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.11 trang 73 SBT Vật lý 10
Bài tập 31.12 trang 73 SBT Vật lý 10
Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý DapAnHay sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!
Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!
-- Mod Vật Lý 10 DapAnHay
Ở nhiệt độ 273oC thể tích của một lượng khí là 10 lít. Tính thể tích lượng khí đó ở 5460C khi áp suất không đổi.
Một quả có thể tích V1 = 200 l ở nhiệt độ t1 = 270 C trên mặt đất. Bóng được thả ra và bay lên đến độ cao mà ở đó áp suất khí quyển chỉ còn bằng 0,6 áp suất khí quyển ở mặt đất và nhiệt độ t2 = 50C. Tính thể tích của quả bóng ở độ cao đó (Bỏ qua áp suất phụ gây ra bởi vỏ bóng).
Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3140 m. Biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giàm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 20C. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 00C) là 1,29 kg/m3 .
Một 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 ?
Trong hệ tọa độ (V, T), đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng áp ?
Một khối khí lí tưởng chuyển từ trạng thái 1 (4 atm, 6l, 293 K) sang trạng thái 2 (p, 4l, 293 K). Giá trị của p là
Một bình chứa một lượng khí ở nhiệt độ 27oC và áp suất p. Để áp suất tăng gấp đôi thì nhiệt độ phải tăng đến
Một xilanh có pit-tông đóng kín chứa một khối khí ở 30oC, 750 mmHg. Nung nóng khối khí đến 200oC thì thể tích tăng 1,5 lần. Áp suất khí trong xilanh lúc này xấp xỉ bằng
Một bóng thám không được chế tạo để có thể tăng bán kính lên tới 10 m khi bay ở tầng khí quyển có áp suất 0,03 atm và nhiệt độ 200K. Khi bóng được bơm không khí ở áp suất 1 atm và nhiệt độ 300 K thì bán kính của bóng là
Biết khí có thể tích 30cm3 ở 0oC. Quá trình có áp suất không đổi. Thể tích của một khối khí ở 54,6oC là
Khí lý tưởng là gì?
Lập phương trình trạng thái của khí lý tưởng.
Viết biểu thức của sự nở đẳng áp của chất khí.
Hãy ghép các quá trình ghi bên trái với các phương trình tương ứng ghi bên phải.
1. Quá trình đẳng nhiệt a) =
2. Quá trình đẳng tích b) =
3. Quá trình đẳng áp c) \(p_1V_1 = p_2V_2\)
4. Quá trình bất kì d) =
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.
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.
Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm3 khí hiđrô ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 270C. Tính thể thích của lượng khí trên ở nhiệt độ 270C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760mmHg và nhiệt độ 00C ).
Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3 140 m. Biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giàm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 20C. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 00C) là 1,29 kg/m3 .
Đối với một lượng khí xác định, quá trình nào sau đây là đẳng áp?
A. Nhiệt độ không đổi, thể tích tăng.
B. Nhiệt độ không đổi, thể tích giảm.
C. Nhiệt độ tăng, thể tích tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ.
D. Nhiệt độ giảm, thể tích tăng tỉ lệ nghịch với nhiệt độ.
Nén 10l khí ở nhiệt độ 27℃ để cho thể tích của nó chỉ còn 4l, vì nén nhanh khí bị nóng lên đến 60℃. Hỏi áp suất của khí tăng lên bao nhiêu lần? (có thể đối chiếu với bài tập 3 ở bài định luật Boilo-Mariot)
Một bình bằng thép dung tích 50l chứa khí hiđro ở áp suất 5 Mpa và nhiệt độ 37oC. Dùng bình này bơm được bao nhiêu quả bóng bay, dung tích mỗi quả 10 l, áp suất mỗi quả 1,05.105 Pa? Nhiệt độ trong bóng bay là 12oC.
Một mol khí ở áp suất 2atm và nhiệt độ 30℃ thì chiếm một thể tích là bao nhiêu?
Hãy chọn câu đúng
Hằng số của các khí R có giá trị bằng
A. Tích của áp suất và thể tích của một mol khí ở 0oC.
B. Tích của áp suất và thể tích chia cho số mol khí ở 0oC.
C. Tích của áp suất và thể tích của một mol khí ở nhiệt độ bất kì chia cho nhiệt độ đó.
D. Tích của áp suất và thể tích của một mol khí ở nhiệt độ bất kì.
Một bình chứa khí oxi có dung tích 10 l, áp suất 250kPa và nhiệt độ 27oC. Tính khối lượng oxi trong bình.
Khí chứa trong một bình dung tích 3 l, áp suất 200kPa, nhiệt độ 16oC và có khối lượng 11g. Tính khối lượng mol của khí ấy.
Một bình dung tích 5l chứa 7g nito (N2) ở nhiệt độ 2℃. Tính áp suất khí trong bình
Trong quá trình nào sau đây, cả ba thông số trạng thái của một lượng khí xác định đều thay đổi?
A. Không khí bị nung nóng trong một bình đậy kín.
B. Không khí trong một quả bóng bàn bị một học sinh dùng tay bóp bẹp.
C. Không khí trong một xi lanh được nung nóng, dãn nở và đẩy pit tông dịch chuyển.
D. Trong cả ba hiện tượng trên.
Hệ thức nào sau đây không phù hợp với phương trình trạng thái của khí lí tưởng?
A. pV/T = hằng số. B. \(\frac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\)
C. pV ~ T D. pT/V = hằng số.
Hệ thức nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng áp?
A. V/T = hằng số. B. V ~ 1/T
C. V ~ T D. \(\frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}}\)
Đồ thị nào sau đây phù hợp với quá trình đẳng áp?
Họ và tên
Tiêu đề câu hỏi
Nội dung câu hỏi
0 Bình luận
Để lại bình luận
Địa chỉ email của hạn sẽ không được công bố. Các trường bắt buộc được đánh dấu *