Phân loại và phương pháp giải vật lý 10 gv nguyễn xuân trị chương 5 38tr

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 đ

Chương V: CHẤT KHÍ 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, khikhoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút mạnh hơn lực đẩy Khikhoảng 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 chuyểnđộng 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 xungquanh 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

- Thể tích của một mol một chất gọi là thể tích mol của chất ấy ở đktc

 00C atm ,1  thể tích mol của mọi chất khi đều bằng nhau và bằng 22,4l

- Số phân tử trong một khối lượng m một chất là:N m Na





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 khoảngcách giữa chúng

+ Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng ; chuyển động nàycàng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao

+ Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và va chạmvào thành bình gây áp suất lên thành bình





: khối lượng của chất xét

- Số phân tử trong một khối lượng m một chất là:N m NA





Ví Dụ Minh Họa

Câu 1:Hãy xác định:

a Tỉ số khối lượng phân tử nước và nguyên tử các bon C12

b Số phân tử H2O trong 2g nước

Giải: Áp dung công thức số phân tử A

3,01.10

4 0,54 2 6,02.10

a Tính số phân tử chứa trong 0,2kg nước

b Tính số phân tử chứa trong 1 kg không khí nếu như không khí có 22% làoxi và 78% là khí nitơ

Câu 1.Tính chất nào sau đây không phải là phân tử của vật chất ở thể khí

A.Chuyển động hỗn loạn xung quanh các vị trí cân bằng cố định

B Chuyển động hỗn loạn

C.Chuyển động không ngừng

D Chuyển động hỗn loạn và không ngừng

Câu 2 Điều nào sau đây là sai khi nói về cấu tạo chất

A.Các nguyên tử hay phân tử chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của vật càng thấp

B.Các nguyên tử, phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng C.Các nguyên tử, phân tử đồng thời hút nhau và đẩy nhau

D.Các chất được cấu tạo từ các nguyên tử, phân tử

Câu 3.Câu nào sau đây nói về các phân tử khí lí tưởng là không đúng?

A.Có lực tương tác không đáng kể

B.Có thể tích riêng không đáng kể

C.Có khối lượng đáng kể

D Có khối lượng không đáng kể

Câu 4 Có bao nhiêu nguyên tử ô xi trong 1 gam khí ô xi

C 2,82.1022 D 2,82.1023

* Bình kín đựng khí hêli chứa 1,505.1023 nguyên tử hêli ở điều kiện 0 C0

và áp suất trong bình là 1atm Dùng dữ liệu này trả lời câu hỏi 5, 6.

Câu 5.Khối lượng He có trong bình là?

Câu 9.Câu nào sau đây nói về chuyển động của phân tử là không đúng?

A.Các nguyên tử chuyển động không ngừng

B.Chuyển động của phân tử là do lực tương tác phân tử gây ra C.Các phân tử chuyển động càng nhanh yhif nhiệt độ vật càng cao

D Các phân tử khí lí tưởng chuyển động theo hướng thẳng khi không va chạm

Câu 10: Một bình kín chứa 3,01.1023 phân tử khí hidro Tính khối lượng khí hidro trong bình

Câu 11 Khi nói về khí lí tưởng, phát biểu nào sau đây là không đúng?

A Là khí mà thể tích các phân tử khí có thể bỏ qua.

B Là khí mà khối lượng các phân tử khí có thể bỏ qua

C.Là khí mà các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm.

D Khi va chạm với thành bình tạo nên áp suât.

Câu 12.Câu nào sau đây nói về lực tương tác phân tử là không đúng:

A.Lực hút phân tử không thể lớn hơn lực đẩy phân tử

B Lực hút phân tử có thể bằng lực đẩy phân tử

C Lực hút phân tử có thể lớn hơn lực đẩy phân tử

D.lực phân tử chỉ đáng kể khi các phân tử rất gần nhau

3,01.10

2 1 6,02.10

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 tháilà: 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 cácquá 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.

1 Quá trình đẳng nhiệt: là quá trình biến đổi trạng thái khi nhiệt độ không đổi còn áp suất và thể tích thay đổi

2 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 p 

V

1 hay pV = hằng sốVậy p V1 1p V2 2

3 Đường đẳng nhiệt

5

Trong hệ toạ độ ( p, V ) đường đẳng nhiệt là đường hypebol.

Khi biểu diễn dưới dạng ( p,T ) hoặc ( V,T )

4 Những đơn vị đổi trong chất khí

Trong đó áp suất đơn vị ( Pa), thể tích đơn vị ( lít)

-1atm = 1,013.105Pa = 760mmHg , 1mmHg = 133,32 Pa, 1 Bar = 105Pa

-1m3 = 1000lít, 1cm3 = 0,001 lít, 1dm3 = 1 lít

- Công thức tính khối lượng riêng: m = .V

là khối lượng riêng (kg/m3)

III Các dạng bài tập cần lưu ý

Dạng 1: Xác định ấp suất và thể tích trong quá trình đẳng nhiệt

Phương pháp giải

- Quá trình đẳng nhiệt là quá trình trong đó nhiệt độ được giữ không đổiTrong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích p V1. 1 p V2. 2

- Xác định các giá trị

Ví Dụ Minh Họa

Câu 1: Một bọt khí khi nổi lên từ một đáy hồ có độ lớn gấp 1,2 lần khi đến

mặt nước tính độ sâu của đáy hồ biết trọng lượng riêng của nước là

d 10 N / m , áp suất khi quyển là 105N / m2

Giải: Gọi áp suất bọt khí tại mặt nước là P0

Áp suất khí tại đáy hồ là P P 0d.h

Ta có 0  0   0,2.P0   

d

Câu 2: Một khối khí có thể tích 16 lít, áp suất từ 1atm được nén đẳng nhiệt

tới áp suất là 4atm Tìm thể tích khí đã bị nén

6

Giải: Ta có p V1. 1 p V2. 2 2 1 1

2

p V V p

Câu 3: Một lượng khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 6 lít đến 4 lít Áp suất

khí tăng thêm 0,75atm Áp suất khí ban đầu là bao nhiêu?

Giải: Ta cóp2 p10,75

( 0,75).4

1,5 6

p

Câu 4: Ở áp suất 1atm ta có khối lượng riêng của không khí là 1,29kg/ m3 Hỏi ở áp suất 2 atm thì khối lượng riêng của không khí là bao nhiêu, coi quá trình là quá trình đẳng nhiệt

Giải: Khối lượng không khí không thay đổi  0 0  0 

Câu 1: 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?

Câu 2: Tính khối lượng riêng khí oxi đựng trong một bình thể tích 10 lít

dưới áp suất 150atm ở nhiệt độ 00C Biết ở điều kiện chuẩn khối lượng riêng của oxi là 1,43kg/m3

Câu 3: 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

Câu 4: 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

Câu 5: Khi nổi lên từ đáy hồ thì thể tích của một bọt khí tăng gấp rưỡi Tính

độ sâu của hồ Biết áp suất khí quyển là 75 cmHg, coi nhiệt độ ở đáy hồ và mặt nước là như nhau

Hướng dẫn giải:

Câu 1:

3 1

( 30.10 ).16

60 24

p

Câu 2: Ở điều kiện chuẩn có p0 = 1atm  m = V0.0

Ở O0C , áp suất 150atm m = V.

Khối lượng không đổi:  V =V.00  0.V0

p

kg m p

Câu 5: Gọi h là độ sâu của hồ

Khi ở đáy hồ thể tích và áp suất 1 1 0 h  

- Gọi n là số lần bơm,V0là thể tích mỗi lần bơm

- Xác định các điều kiện trạng thái ban đầu

- Xác định các điều kiện trạng thái lúc sau

- Theo quá trình đẳng nhiệt ta có

Ví Dụ Minh Họa

Câu 1: Một quả bóng có dung tích 2,5l Người ta bơm không khí ở áp suất

khí quyển 105N/m2 vào bóng Mỗi lần bơm được 125cm3 không khí Hỏi áp suất của không khí trong quả bóng sau 40 lần bơm? Coi quả bóng trước khibơm không có không khí và trong thời gian bơm nhiệt độ của không khí không đổi

Giải: Xét quá trình biến đổi của lượng không khí được bơm vào quả bóng

Trường hợp 1

3 1

Câu 2: Một học sinh của Trung Tâm Bồi Dưỡng Kiến Thức Thiên Thành

đi xe đạp bị hết hơi trong săm xe, học sinh đó mượn bơm để bơm xe Sau

10 lần bơm thì diện tích tiếp xúc của lốp xe và mặt đất làS130cm2 Hỏi sau bao nhiêu lần bơm nữa thì diện tích tiếp xúc là S220cm2 Biết rằng trọng lực của xe cân bằng với áp lực của không khí trong vỏ xe, thể tích mỗi lần bơm là như nhau và nhiệt độ trong quá trình bơm là không đổi

Giải: Gọi F là trọng lượng của xe, V0 là thể tích mỗi lần bơm,V thể tích săm xe

Ta có trong lần bơm đầu tiênn110lần F p S 1 1

Trong lần bơm saun2lần F p S 2 2  1  2  

Câu 1:Người ta dùng bơm để nén khí vào một bánh xe đạp sau 30 lần bơm

diện tích tiếp xúc với mặt đất phẳng là 60cm3 Vậy sau 20 lần bơm nữa thì diện tích tiếp xúc sẽ là bao nhiêu? Cho rằng thể tích săm xe không đổi, lượng khí mỗi lần bơm là như nhau Cho rằng nhiệt độ không đổi

Câu 2: Một học sinh của Trung Tâm Bồi Dưỡng Kiến Thức Thiên Thành

dùng bơm tay để bơm không khí vào một quả bóng cao su có thể tích là 3 lít, với áp suất không khí là 105N/m2 Xung quanh của bơm có chiều cao là

42 cm, đường kính xy lanh là 5 cm Hỏi học sinh đó phải bơm bao nhiêu lần

để không khí trong bong có áp suất 5.105N/m2, biết trong quá trình bơm nhiệt độ không thay đổi Trong hai trường hợp sau

a Trước khi bơm trong quả bóng không có không khí

b Trước khi bơm trong quả bóng đã có không khí có áp suất 105N/m2

Câu 3: Cho một bơm tay có diện tích 10cm2, chiều dài bơm 30cm dùng để đưa không khí vào quả bóng có thể tích là 3 lít Phải bơm bao nhiêu lần để

áp suất của quả bóng tăng gấp 4 lần áp suất khí quyển Ban đầu quả bóng mới không có không khí , coi nhiệt độ trong quá trình bơm là không thay đổi

Hướng dẫn giải:

Câu 1: V0 thể tích mỗi lần bơm, p0 là áp suất khí quyển, V là thể tích săm

xe ,trọng lượng phần xe đạp tác dụng lên bánh xe đang bơm là F, Ta có:

p p

  (2)

Thay (2) vào (1) ta có: 3 2

60 365

Khi nén vào bóng có thể tích V có áp suất p1n.V p0 0p V1

a Trước khi bơm trong quả bóng không có không khíp1 p 5.105N / m2



5 1

- Xác định các giá trị trong từng trường hợp

- Theo quá trình đẳng nhiệt

Ví Dụ Minh Họa

Câu 1: Một ống thủy tinh hình trụ, một đầu kín một đầu hở, dài 40cm chứa

không khí với áp suất khí quyển 105N/m2 Ấn ống xuống chậu nước theo

10

p V

phương thẳng đứng, miệng ống ở dưới sao cho đầu kín ngang với mặt nước Tính chiều cao cột nước trong ống, biết trọng lượng riêng của nước là

Câu 2: Trong một ống nhỏ dài, một đầu kín, một đầu hở, tiết diện đều, ban

đầu đặt ống thẳng đứng miệng ống hướng lên, trong ống về phía đáy có cột không khí dài 30 cm và được ngăn cách với bên

ngoài bằng cột thủy ngân dài h = 15 cm Áp suất khí quyển

76cmHg và nhiệt độ không đổi Tính chiều cao của cột không

khí trong ống của các trường hợp

b Ống đặt nghiêng góc 300so với phương ngang, miệng ở trên

Cột thủy ngân có đọ dài là h nhưng khi đặt nghiêng ra thì đọ cao của cột thủy ngân là /  0h

p V

48 20

1 1

p V

p V

c Ống đặt nghiêng góc 300so với phương ngang, miệng ở dưới

Ống đặt nghiêng góc 300so với phương ngang, miệng ở trên

Cột thủy ngân có đọ dài là h nhưng khi đặt nghiêng ra thì đọ cao của cột thủy ngân là /  0h

Câu 1: Một ống thủy tinh tiết diện đều gồm một đầu kín, một đầu hở, trong

ống có cột không khí ngăn cách với bên ngoài bằng cột thủy ngân dài 20cm.Khi ống thẳng đứng miệng ở dưới thì chiều dài cột không khí là 48 cm, miệng ở trên thì dài cột không khí là 28cm Tính áp suất khí quyển và chiềudài cột không khí khi ống nằm ngang

Câu 2: Một ống thủy tinh tiết diện đều có chiều dài 60 cm gồm một đầu

kín, một đầu hở hướng lên, trong ống có cột không khí ngăn cách với bên ngoài bằng cột thủy ngân dài 40cm, cột thủy ngân bằng miệng ống Khi ống thẳng đứng miệng ở dưới thì một phần thủy ngân chảy ra ngoài Tìm cột thủy ngân còn lại trong ống Biết áp suất khí quyển là 80 cmHg

5

5 5;

p V

l h

1 1

p V

Khi lật ngược miệng ống phía dưới thì cột thủy ngân còn lại trong ống là x nên p2p0 x 80 x cmHg   , chiều dài cột không khí l2 = 60 – x

vào áp suất khí theo hệ thức nào sau đây?

có cột không khí dài 40 cm và được ngăn cách với bên ngoài

bằng cột thủy ngân dài h = 14 cm Áp suất khí quyển

76cmHg và nhiệt độ không đổi Tính chiều cao của cột

không khí trong ống của các trường hợp

Dùng dữ kiện hiair các câu 3; 4; 5; 6

40cm3 không khí ở áp suất 1 atm vào quả bóng Sau 40 lần bơm , áp suấtkhí trong quả bóng là? Coi nhiệt độ không đổi trong quá trình bơm

A.2.105Pa B.105Pa

C.0,5.105Pa D 3.105Pa

Câu 13 Cho một lương khí được giãn đẳng nhiệt từ thể tích từ 4 lít đến 8lít, ban đầu áp suất khí là 8.10 Pa5 Thì áp suất của khí tăng hay giảm baonhiêu ?

A Tăng6.105Pa B Tăng 10 Pa6

C Giảm 6.105Pa D Giảm 10 Pa6

Câu 14 Khí trong quá trình biến đổi đẳng nhiệt , thể tiichs ban đầu 2dm3 ,

áp suất biến đổi từ 1,5atm đến 0,75atm Thì độ biến thiên thể tích của chấtkhí

A.Tăng 2 dm3 B Tăng 4 dm3

C Giảm 2 dm3 D Giảm 4 dm3

*Cho 1 ống nghiệm 1 đầu kín được đặt nằm ngang; tiết diện đều, bên trong

có cột không khí cao l=20cm ngăn cách với bên

ngoài bằng giọt thủy ngân dài d=4cm Cho áp suất khí quyển làp076cmHg

Dùng thông tin này để trả lời câu 15, 16

Câu 15 Chiều dài cột khí trong ống là bao nhiêu khi ống được dựng thẳngống nghiệm ở trên?

A.Áp suất , thể tích , không lượng

B.áp suất , nhiệt độ, khối lượng

C Thể tích, khối lượng, nhiệt độ

D Áp suất , nhiệt độ, thể tích

Câu 18.Qúa trình nào sau đây là đẳng quá trình?

A.Không khí trong quả bóng bay bị phơi nắng, nắng lên, nở ra làmcăng bóng

B.Đun nóng khí trong 1 xilanh , khí nở ra đầy pittong chuyển độngC.Đun nóng khí trong 1 bình đậy kín

D.Cả 3 quá trình trên đều không phải là đẳng quá trình

Ống đặt nghiêng góc 300so với phương ngang, miệng ở trên

Cột thủy ngân có đọ dài là h nhưng khi đặt nghiêng ra thì đọ cao của cột thủy ngân là /  0 h   

Ống đặt nghiêng góc 300so với phương ngang, miệng ở dưới

Ống đặt nghiêng góc 300so với phương ngang, miệng ở trên

Cột thủy ngân có đọ dài là h nhưng khi đặt nghiêng ra thì đọ cao của cột thủy ngân là /  0 h   

p V

5

5 5;

p V

Quá trình đẵng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi

có giá trị p và T thay đổi

II Định luật Sác –lơ.

- Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất phụ thuộc vào nhiệt

t 273 Thì p = 0, điều này là không thể đạt được

Vậy 273 C0 gọi là độ không tuyệt đối Vậy lấy 273 C0 làm độ không gọi

là thang nhiệt độ tuyệt đối và gọi là nhiệt giai Ken - vin T t 2700

đườngthẳng kéo dài đi qua gốc toạ độ

Quá trình đẳng tích là quá trình trong đó thể tích được giữ không đổi

18

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 đối 1 2

T  T

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)

Ví Dụ Minh Họa

Câu 1: Một bình được nạp khí ở 330C dưới áp suất 300 Pa Sau đó bình được chuyển đến một nơi có nhiệt độ 370C, coi thể tích của bình không thayđổi Tính độ tăng áp suất của khí trong bình

Câu 2: Cho một bình kín Khi áp suất tăng 4 lần thì nhiệt độ trong bình tăng

thêm 900K, thể tích không đổi Khi đó nhiệt độ ban đầu trong bình là bao nhiêu

Giải : Áp dụng công thức quá trình đẳng tích

Câu 2: Một bình thép chứa khí ở 770C dưới áp suất 6,3.105Pa làm lạnh bình tới nhiệt độ - 230C thì áp suất của khí trong bình là bao nhiêu?