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
Một lượng khí có thể tích 200 cm3 ở nhiệt độ 16°C và áp suất 740 mmHg. Thể tích của lượng khí này ở điều kiện chuẩn là :
A. V0= 18,4 cm3. B. V0= 1,84 m3.
C. V0= 184 cm3. D. V0= 1,02 m3.
Một phòng có kích thước 8m x 5m x 4m. Ban đầu không khí trong phòng ở điều kiện chuẩn, sau đó nhiệt độ của không khí tăng lên tới 10°C, trong khi áp suất là 78 cmHg. Tính thể tích của lượng không khí đã ra khỏi phòng xấp xỉ bằng:
A. 1,58 m3
B. 16 m3
C. 0 m3
D. 1,6 m3
Một bóng thám không được chế tạo để có thể tăng bán kính lên tới 10 m bay ở tầng khí quyển có áp suất 0,03 atm và nhiệt độ 200 K. Hỏi bán kính của bóng khi bơm, biết bóng được bơm khí ở áp suất 1 atm và nhiệt độ 300 K ?
Tính khối lượng riêng của không khí ở 100°C và áp suất 2.105 Pa. Biết khối lượng riêng của không khí ở 0°C và 1,01.105 Pa là 1,29 kg/m3.
Một bình cầu dung tích 20 lít chứa ôxi ở nhiệt độ 16°C và áp suất 100 atm. Tính thể tích của lượng khí này ở điều kiện chuẩn. Tại sao kết quả tìm được chỉ là gần đúng ?
Người ta bơm khí ôxi ở điều kiện chuẩn vào một bình có thể tích 5 000 lít. Sau nửa giờ bình chứa đầy khí ở nhiệt độ 24°C và áp suất 765 mmHg. Xác định khối lượng khí bơm vào sau mỗi giây. Coi quá trình bơm diễn ra một cách đều đặn.
Một phòng có kích thước 8m x 5m x 4m. Ban đầu không khí trong phòng ở điều kiện chuẩn, sau đó nhiệt độ của không khí tăng lên tới 10°C, trong khi áp suất là 78 cmHg. Tính thể tích của lượng không khí đã ra khỏi phòng và khối lượng không khí còn lại trong phòng.
Một xilanh có pit-tông cách nhiệt đặt nằm ngang. Pit-tông ở vị trí chia xilanh thành hai phần bằng nhau, chiều dài của mỗi phần là 30 cm. Mỗi phần chứa một lượng khí như nhau ở nhiệt độ 17°C và áp suất 2 atm. Muốn pit-tông dịch chuyển 2 cm thì phải đun nóng khí ở một phần lên thêm bao nhiêu độ ? Áp suất của khí khi pit-tông đã dịch chuyển là bao nhiêu ?
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 *