Nhiệt học Vật lý 10 nâng cao

Phương trình trạng thái và phương trình CPR-MĐLEE Bài 12: Có 0,4g khí Hidrô ở nhiệt độ 27oC, áp suất 10 5 Pa, được biến đổi trạng thái qua hai giai đoạn: nén đẳng nhiệt đến áp suất tăng [r]

1 Định luật Bụilơ-Mariot

Bài 1: Khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 10l đến thể tích 6l, áp suất khí tăng thêm 0,5at

a Tìm áp suất ban đầu của khí

b So sánh khối lượng riêng và mật độ phân tử khí trước và sau khi nén

c Để áp suất tăng 60% thì thể tích khí là bao nhiêu?





Bài 2: Một lượng khớ khụng đổi, nếu ỏp suất biến đổi 2.105 Pa thỡ thể tớch biến đổi 3l Nếu ỏp suất biến đổi 5.105 Pa thỡ thể tớch biến đổi 5l Tớnh ỏp suất và thể tớch ban đầu Biết nhiệt độ khụng đổi

ĐS: V = 9l; P1 = 4 10 5 Pa

Bài 3 Bơm khụng khớ ở ỏp suất P1 = 1at vào một quả búng bang cao su, mỗi lần nộn pittụng thỡ đẩy được V1 125cm3 Nếu nộn 40 lần thỡ ỏp suất khớ trong búng là bao nhiờu? Biết dung tớch búng lỳc đú là

V = 2,5lớt Cho rằng trước khi bơm trong quả búng khụng cú khụng khớ và khi bơm nhiệt độ khụng dổi

ĐS: nPV1 1PV  P 2atm

Bài 4: Một ống chứ U (hv) tiết diện 1 cm2 Bờn trong chứa Hg Ban đầu l0 30cm h, 0 11cm Đổ thờm

a Tỡm thể tớch Hg đó đổ thờm vào

b Duỗi thẳng ống ra thỡ đoạn chứa khớ cú chiều dài bao nhiờu?

ĐS: a l P0 0 h0 l P0h h 14cm Phần đổ thờm là

b Áp suất trong ống là P0: P d l P0  0 0h0 d 34,34cm

Bài 5: Một xylanh nằm ngang, kớn hai đầu Trong xylanh cú khụng khớ được một pittong rất

mỏng khối lượng m = 500g chia xylanh thành 2 phần bằng nhau, mỗi phần cú thể tớch V = 2l, ỏp suất P0

= 1atm Chiều dài của xylanh là 2l = 20cm Cho xylanh quay đều với tốc độ gúc  quanh trục thẳng

sỏt

ĐS: P l Pl0 1 1 P l2 2 P1 P0 l ;P2 P0 l

2

 20 2

2

290,5 /

PV

rad s





Bài 6*: Một ống thủy tinh L = 50cm, hai đầu kớn, ở giữa cú một đoạn thủy ngõn dài l = 10cm, hai bờn là

khụng khớ cú cựng khối lượng Khi đặt ống nằm ngang thỡ đoạn thủy ngõn ở đỳng giữa ống Dựng ống thẳng đứng thỡ thủy ngõn tụt xuống 6cm

a Tớnh ỏp suất khụng khớ khi ống nằm ngang

b Ống nằm ngang, nếu mở đầu ống bờn phải thỡ Hg dịch chuyển như thế nào?

c Ống thẳng đứng, hai đầu kớn Nếu mở một đầu ống thỡ Hg dịch chuyển như thế nào?

1 Mở đầu ống trờn

2 Mở đầu ống dưới

h0



1

F

2

F

ĐS: a 0 1 1 2 2 0 0

15, 2

Pl Pl P l Pl Pl



( l0 20cm l; 114cm l; 2 16;l10cm)

b NX: P0 76cm P 15, 2cm Mở ống bờn phải thỡ Hg dịch sang trỏi

c 1 Mở ống trờn:   ' ' '

P l  P l l  l cm    l l l cm

2 Mở ống dưới:   ' ' '

Pl  l P l  l cm    l l l cm

Bài 7: Một ống thủy tinh tiết diện đều, một đầu kín, dài 40cm chứa không khí ở áp

miệng ở dưới sao cho đáy ống ngang với mặt thoáng của nước Coi nhiệt độ không đổi

a Tìm chiều cao cột nước trong ống

b Bịt kín đầu ống rồi dốc ngược lên sau đó thả tay, Tìm chiều cao cột khí và cột nước

ĐS: a

PV PV P Sl PS l h  P P  g l h h  h   h cm

S

TH1 Nước không bị tràn ra ngoài (dl h 38,52cm): P0 gh d P l0  d 39,94cm (vô lý) TH2 Nước bị tràn ra ngoài d l h 38,52cm:P0 g l d d    P l0 d140cm d, 2 10m???

2 Định luật Sỏc-lơ

Bài 8 Một búng đốn dõy túc chứa khớ trơ 27oC và dưới ỏp suất 0,6atm Khi đốn chỏy sỏng ỏp suất trong

đốn là 1atm và khụng làm vỡ búng đốn.Tớnh nhiệt độ khớ trong đốn khi chỏy sỏng?

Bài 9 Một bỏnh xe dược bơm vào lỳc sỏng sớm khi nhiệt độ khụng khớ xung quanh là 7oC Hỏi ỏp

suất khớ trong ruột bỏnh xe tăng thờm bao nhiờu phần trăm vào giữa trưa, lỳc nhiệt độ lờn đến 35oC Coi thể tớch xăm khụng thay đổi

Bài 10: Một bỡnh chứa 20g khớ H2 ở điều kiện chuẩn Nỳt bỡnh cú khối lượng 2kg, tiết diện của

P  Pa

bỡnh là 6N

a Tớnh số phõn tử khớ trong bỡnh, thể tớch của bỡnh và mật độ khớ?

b Phải nung bỡnh đến nhiệt độ nào để nỳt bay ra khỏi bỡnh?

ĐS: a Số phõn tử N  N A m N A 60, 2.1023.Thể tớch ;



V

 

F

S



P T

hay t =70,980C

P

1

l

2

l

l

0

l

h

P

ms

F

F

0

F

3 Định Luật GayLuy-xỏc

Bài 11: Một bỡnh 5dm3 chứa 14g khớ ở 270C

b Để khối lượng riờng của khớ là 1,12g/l Phải nung núng đẳng ỏp bỡnh tới nhiệt độ nào?

1 1

/ 6,02.10 / ; 2,8 / 2,8 /

A

V





1

m V

2

V m











300 373

0.19 373

4 Phương trỡnh trạng thỏi và phương trỡnh CPR-MĐLEE

Bài 12: Cú 0,4g khớ Hidrụ ở nhiệt độ 27oC, ỏp suất 105Pa, được biến đổi trạng thỏi qua hai giai đoạn: nộn đẳng nhiệt đến ỏp suất tăng gấp đụi, sau đú cho dón nở đẳng ỏp trở về thể tớch ban đầu

a) Xỏc định cỏc thụng số (p,V,T) chưa biết của từng trạng thỏi

b) Vẽ đồ thị mụ tả quỏ trỡnh biến đổi của khối khớ trờn trong hệ trục (Op,OV)

P  Pa T  K V   m

P  Pa T  K V   m

Bài 13: Một khối khớ lý tưởng cú thể tớch 100 cm3, nhiệt độ 177oC, ỏp suất 1atm, được biến đổi qua 2 quỏ trỡnh sau:

-Từ trạng thỏi đầu, khối khớ được biến đổi đẳng tớch sang trạng thỏi 2 cú ỏp suất tăng gõp 2 lần.

1 Tỡm cỏc thụng số trạng thỏi chưa biết cỹa khối khớ

2 Vẽ đồ thị biểu diễn cỏc quỏ trỡnh biến đổi trong hệ tọa độ (pOV)

P  Pa T  K V   m

P  Pa T  K V   m

Bài 14: Chõt khớ trong xy lanh của một động cơ nhiệt cú ỏp suõt 2atm và nhiệt độ là 1270C

a Khi thể tớch khụng đổi, nhiệt độ giảm cũn 270C thỡ ỏp suất trong xy lanh là bao nhiờu?

b Khi nhiệt độ trong xy lanh khụng thay đổi, muốn tăng ỏp suất lờn 8atm thỡ thể tớch thay đổi thế nào?

c Nếu nộn, thể tớch khớ giảm 2 lần Áp suất tăng lờn 3atm thỡ nhiệt độ lỳc đú bằng bao nhiờu?

ĐS: a 1,5atm; b giảm 4 lần; c 270C

Bài 15 Trong xy lanh của một động cơ đốt trong hỗn hợp khớ ở ỏp suất 1atm, nhiệt độ 470C cú thể

ĐS: 3270C

Bài 16: Một bình chứa khí ở 270C và áp suất 3at Nếu nửa khối lượng khí thoát ra khỏi bình và bình hạ

I

P

V O

I II

III P

V O

HD: Áp dụng pt Cla-pờ- rụn cú:

2

1, 45 2

2

PV RT







Bài 17: Cho ba bình thể tích v1 = v, v2 = 2v, v3 = 3v thông nhau, cách nhiệt đối với nhau Ban đầu các bình

2

T

độ bình 2 lên T2 = 1,5T0, nâng nhiệt độ bình 3 lên T3 = 2 T0 Tình áp suất khí trong các bình theo p0

6

Sau khi biến đổi, ỏp suất trong cỏc bỡnh là như nhau và số Mol khớ trong mỗi bỡnh là:

3

PV

Mà      1 2 3  P 1, 44P0

Bài 18: Hai bình có thể tích v1 = 31, v2 = 4l thông nhau bằng ống nhỏ có khóa Ban đầu khóa đóng, người

ta bơm vào bình 1 khí Hêli ở áp suất p1 = 2at, bình 2 khi Argon ở áp suất p2 = 1at Nhiệt độ trong hai bình như nhau Mở khóa, tính áp suất của hỗn hợp khí

P P P

'

'

PV P V V

PV P V V

1, 428

V V





Bài 19 Pittụng của một mỏy nộn, sau mỗi lần nộn đưa được 4 lớt khớ ở nhiệt độ 270C và ỏp suất 1 atm vào bỡnh chứa khớ cú thể tớch 2m3 Tớnh nhiệt độ khớ trong bỡnh khi pittụng thực hiện dược 1000 lần nộn Biết ỏp suất lỳc đú là 2,1 atm

ĐS: 420C

Bài 20 Áp suất khớ trong xy lanh của một động cơ vào cuối kỳ nộn là bao nhiờu? Biết trong quỏ trỡnh

nộn, nhiệt độ tăng từ 500C đến 2500C; thể tớch giảm từ 0,75 lớt đến 0,12 lớt Áp suất ban đầu là 8.104 N/m2

ĐS: 80,96 104 N/m2

Bài 21 Một lượng khớ ở ỏp suõt 1atm, nhiệt độ 270C chiếm thể tớch 5 lớt Biến đổi đẳng tớch tới nhiệt

độ 3270C, rồi sau đú, biến đổi đẳng ỏp lượng khớ này, biết nhiệt độ trong quỏ trỡnh đ ẳng ỏp tăng

1200C Tỡm ỏp suất và thể tớch khớ sau khi biến đổi

ĐS: 2atm; 6 lớt

Bài 22 Một ỏp kế hỡnh trụ, cú tiết diện S = 10cm2 cú dạng (hv) Lũ xo cú độ cứng K = 100N/m Pớttong

cú khối lượng 2,5kg Bờn trong chứa 0,02g khớ H2 ở ỏp suất khớ quyển Bỏ qua mọi ma sỏt

b Tăng nhiệt độ lờn đến gớn trị nào để lũ xo cú chiều dài tự nhiờn?

ra ngoài?

K l PS  P S mg  P Pa

    l0 l l 26,93cm

m K