Động lượng: Động lượng ⃗ p của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc ⃗ v là một đại lượng được xác định bởi biểu thức: ⃗ p = m ⃗ v.. Đơn vị động lượng: kgm/s hay kg[r]
Trang 1PHẦN I: CÁC CÂU HỎI LÝ THUYẾT Câu 1 Động lượng là gì ? Phát biểu và viết biểu thức định luật bảo toàn động lượng.
Phát biểu và viết biểu thức dạng khác của định luật II Newton
Câu 2 Nêu định nghĩa về công và công suất Viết biểu thức và nêu rõ các đại lượng có mặt trong biểu thức Câu 3 Nêu định nghĩa và công thức động năng, thế năng trọng trường
Câu 4 Định nghĩa và viết công thức cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường ,
Phát biểu và viết biểu thức của định luật bảo toàn cơ năng
Câu 5 Phát biểu nội dung, viết biểu thức định luật ba định luật về chất khí: Định luật Boyle – Mariotte; định
luật Charles và định luật Gay lussac
Câu 6 Viết phương trình trạng thái của khí lý tưởng và suy ra các đại lượng
Câu 7 Nội năng là gì ? tại sao nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích ?
Câu 8 Phát biểu và viết biểu thức (nếu có) của nguyên lý I và nguyên lý II của nhiệt động lực học.
Câu 9 Chất rắn kết tinh là gì? Phân biệt chất đơn tinh thể và chất đa tinh thể ?
Câu 10 Phát biểu và viết biểu thức của định luật Hooke về biến dạng cơ của vật rắn
PHẦN 2: CÁC DẠNG BÀI TOÁN CƠ BẢN VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI
1 Động lượng: Động lượng ⃗p của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc ⃗v là một đại lượng được xác định bởi biểu thức: ⃗p = m ⃗v
Đơn vị động lượng: kgm/s hay kgms-1
Dạng khác của định luật II Newton: Độ biến thiên của động lượng bằng xung lượng của lực tác dụng
lên vật trong khoảng thời gian đó ⃗F t = ⃗p
2 Định luật bảo toàn động lượng: Tổng động lượng của một hệ cô lập, kín luôn được bảo toàn. ∑⃗p h = const
3 Những lưu ý khi giải các bài toán liên quan đến định luật bảo toàn động lượng:
a Trường hợp các vector động lượng thành phần (hay các vector vận tốc thành phần) cùng phương, thì biểu thức của định luật bảo toàn động lượng được viết lại: m1v1 + m2v2 = m1 v1' + m2 v2'
Trong trường hợp này ta cần quy ước chiều dương của chuyển động
- Nếu vật chuyển động theo chiều dương đã chọn thì v > 0;
- Nếu vật chuyển động ngược với chiều dương đã chọn thì v < 0
b trường hợp các vector động lượng thành phần (hay các vector vận tốc thành phần) không cùng phương, thì ta cần sử dụng hệ thức vector: ⃗p s = ⃗p t và biểu diễn trên hình vẽ Dựa vào các tính chất hình
học để tìm yêu cầu của bài toán
DẠNG 2: CÔNG VÀ CÔNG SUẤT CỦA
1 Công cơ học: Công A của lực ⃗F thực hiện để dịch chuyển trên một đoạn đường s được xác định bởi
A = Fscos trong đó là góc hợp bởi ⃗F và hướng của chuyển động Đơn vị công: Joule (J)
Các trường hợp xảy ra:
+ = 0o => cos = 1 => A = Fs > 0: lực tác dụng cùng chiều với chuyển động
+ 0o < < 90o =>cos > 0 => A > 0;
Hai trường hợp này công có giá trị dương nên gọi là công phát động.
+ = 90o => cos = 0 => A = 0: lực không thực hiện công;
+ 90o < < 180o =>cos < 0 => A < 0;
+ = 180o => cos = -1 => A = -Fs < 0: lực tác dụng ngược chiều với chuyển động
Hai trường hợp này công có giá trị âm, nên gọi là công cản;
2 Công suất: Công suất P của lực ⃗F thực hiện dịch chuyển vật s là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công trong một đơn vị thời gian, hay còn gọi là tốc độ sinh công P = A t Đơn vị công suất: Watt (W)
Lưu ý: công suất trung bình còn được xác định bởi biểu thức: P = Fv
Trong đó, v là vận tốc trung bình trên của vật trên đoạn đường s mà công của lực thực hiện dịch chuyển
BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1: Một vật có khối lượng 2kg, tại thời điểm bắt đầu khảo sát, vật có vận tốc 3m/s, sau 5 giây thì vận tốc
của vật là 8m/s, biết hệ số masat là = 0,5 Lấy g = 10ms-2
1.Tìm động lượng của vật tại hai thời điểm nói trên
Trang 22 Tìm độ lớn của lực tác dụng lên vật.
3.Tìm quãng đường vật đi được trong khoảng thời gian đó
4 Tính công của lực phát động và lực masat thực hiện trong khoảng thời gian đó
Bài 2: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động trên một đường thẳng nằm ngang, tại thời điểm bắt đầu
khảo sát, ô tô có vận tốc 18km/h và đang chuyển động nhanh dần đều với gia tốc là 2,5m.s-2 Hệ số masats giữa bánh xe và mặt đường là = 0,05 Lấy g = 10ms-2
1 Tính động lượng của ô tô sau 10giây
2 Tính quãng đường ôtô đi được trong 10 giây đó
3 Tìm độ lớn của lực tác dụng và lực masat
4 Tìm công của lực phát động và lực masat thực hiện trong khoảng thời gian đó
Bài 3: Một viên đạn có khối lượng m = 4kg đang bay theo phương ngang với vận tốc 250ms-1 thì nổ thành hai mảnh có khối lượng bằng nhau Mảnh thứ nhất bay tiếp tục bay theo hướng cũ với vận tốc 1000ms-1 Hỏi mảnh thứ hai bay theo hướng nào, với vận tốc là bao nhiêu?
Bài 4: Một viên có khối lượng m = 4kg đang bay thẳng đứng lên cao với vận tốc 250ms-1 thì nổ thành hai mảnh có khối lượng bằng nhau Mảnh thứ nhất bay với vận tốc 500 √3 ms-1 chếch lên theo phương thẳng đứng một góc 30o Hỏi mảnh thứ hai bay theo phương nào với vận tốc là bao nhiêu?
Bài 5: Một viên bi có khối lượng m1 = 1kg đang chuyển động với vận tốc 8m/s và chạm với viên bi có khối
lượng m2 = 1,2kg đang chuyển động với vận tốc 5m/s
1 Nếu trước va chạm cả hai viên bi cùng chuyển động trên một đường thẳng, sau va chạm viên bi 1 chuyển động ngược lại với vận tốc 3ms-1 thì viên bi 2 chuyển động theo phương nào, với vận tốc là bao nhiêu?
2 Nếu trước va chạm hai viên bi chuyển động theo phương vuông góc với nhau, sau va chạm viên bi 2 đứng yên thì viên bi 1 chuyển động theo phương nào, với vận tốc là bao nhiêu?
Bài 6: Một viên bi có khối lượng m1 = 200g đang chuyển động với vận tốc 5m/s tới va chạm vào viên bi thứ 2
có khối lượng m2 = 400g đang đứng yên
1 Xác định vận tốc viên bi 1 sau va chạm, biết rằng sau và chạm viên bi thứ 2 chuyển động với vận tốc 3ms-1 (chuyển động của hai bi trên cùng một đường thẳng)
2.Sau va chạm viên bi 1 bắn đi theo hướng hợp với hướng ban đầu của nó một góc , mà cos=0,6 với vận tốc 3ms-1 Xác định độ lớn của viên bi 2
Bài 7: Một chiếc thuyền có khối lượng 200kg đang chuyển động với vận tốc 3m/s thì người ta bắn ra 1 viên
đạn có khối lượng lượng 0,5kg theo phương ngang với vận tốc 400m/s Tính vận tốc của thuyền sau khi bắn trong hai trường hợp
1 Đạn bay ngược với hướng chuyển động của thuyền
2 Đạn bay theo phương vuông góc với chuyển động của thuyền
Bài 8: Một quả đạn có khối lượng m = 2kg đang bay thẳng đứng xuống dưới thì nổ thành hai mảnh có khối
lượng bằng nhau
1 Nếu mảnh thứ nhất đứng yên, mảnh thứ hai bay theo phương nào,với vận tốc là bao nhiêu?
2.Nếu mảnh thứ nhất bay theo phương ngay với vận tốc 500 √3 m/s thì mảnh thứ hai bay theo phương nào, với vận tốc là bao nhiêu?
Bài 9: Một quả đạn có khối lượng m = 2kg đang bay theo phương nằm ngang với vận tốc 250ms-1 thì nổ thành hai mảnh có khối lượng bằng nhau
1 Nếu mảnh thứ nhất bay theo hướng cũ với vận tốc v1 = 300ms-1 thì mảnh hai bay theo hướng nào, với vận tốc là bao nhiêu?
2 Nếu mảnh 1 bay lệch theo phương nằm ngang một góc 120o với vận tốc 500ms-1 thì mảnh 2 bay theo hướng nào, với vận tốc là bao nhiêu?
Bài 10: Hai quả cầu có khối lượng bằng nhau cùng chuyển động không masat hướng vào nhau với vận tốc lần
lượt là 6ms-1 và 4ms-1 đến va chạm vào nhau Sau va chạm quả cầu thứ hai bật ngược trở lại với vận tốc 3ms-1 Hỏi quả cầu thứ nhất chuyển động theo phương nào, với vận tốc là bao nhiêu?
Bài 11: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động thẳng đều với vận tốc 36km/h trên một đường thẳng
nằm ngang , hệ số masat giữa bánh xe và mặt đường là = 0,02 lấy g = 10m/s2
1 Tìm độ lớn của lực phát động
2 Tính công của lực phát động thực hiện trong khoảng thời gian 30 phút
3 Tính công suất của động cơ
Bài 12: Một ô tô có khối lượng 2 tấn khởi hành từ A và chuyển động nhanh dần đều về B trên một đường
thẳng nằm ngang Biết quãng đường AB dài 450m và vận tốc của ô tô khi đến B là 54km/h Cho hệ số masat giữa bánh xe và mặt đường là m = 0,4 và lấy g = 10ms-2
1 Xác định công và công suất của động cơ trong khoảng thời gian đó
Trang 32 Tìm động lượng của xe tại B.
4 Tìm độ biến thiên động lượng của ô tô, từ đó suy ra thời gian ô tô chuyển động từ A đến B
Bài 13: Một vật bắt đầu trượt không masat trên mặt phẳng nghiêng có độ cao h, góc hợp bởi mặt phẳng
nghiêng và mặt phẳng nằm ngang là
1 Tính công của trọng lực thực hiện dịch chuyển vật từ đỉnh mặt phẳng nghiêng đến chân của mặt phẳng nghiêng Có nhận xét gì về kết quả thu được?
2 Tính công suất của của trọng lực trên mặt phẳng nghiêng;
3 Tính vận tốc của vật khi đến chân của mặt phẳng nghiêng
DẠNG 3: ĐỘNG NĂNG – THẾ NĂNG – CƠ NĂNG
1.Năng lượng: là một đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng sinh công của vật.
+ Năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau: như cơ năng, nội năng, năng lượng điện trường, năng lượng từ trường…
+ Năng lượng có thể chuyển hoá qua lại từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác
+ Năng lượng chỉ có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác khi có ngoại lực thực hiện công
Lưu ý: + Năng lượng là một thuộc tính của vật chất, nơi nào có năng lượng thì nơi đó có vật chất
+ Công là số đo phần năng lượng bị biến đổi.
2 Động năng: Là dạng năng lượng của vật gắn liền với chuyển động của vật: Wđ = 1
2 mv2.
Định lí về độ biến thiên của động năng (hay còn gọi là định lí động năng):
Độ biến thiên của động năng bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật, nếu công này dương thì động năng tăng, nếu công này âm thì động năng giảm: Wđ = 12 m v22 - 12 m v12 = AF
với Wđ = 1
2 m v22 - 1
2 m v12 = 1
2 m( v22 - v12 ) là độ biến thiên của động năng
Lưu ý: + Động năng là đại lượng vô hướng, có giá trị dương;
+ Động năng của vật có tính tương đối, vì vận tốc của vật là một đại lượng có tính tương đối
3 Thế năng: Là dạng năng lượng có được do tương tác.
+ Thế năng trọng trường: Wt = mgh;
Lưu ý: Trong bài toán chuyển động của vật, ta thường chọn gốc thế năng là tại mặt đất, còn trong trường hợp khảo sát chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng, ta thường chọn gốc thế năng tại chân mặt phẳng nghiêng.
+ Thế năng đàn hồi: Wt = 12 kx2
+ Định lí về độ biến thiên của thế năng: Wt = Wt1 – Wt2 = AF
Lưu ý: + Thế năng là một đại lượng vô hướng có giá trị dương hoặc âm;
+ Thế năng có tính tương đối, vì toạ độ của vật có tính tương đối, nghĩa là thế năng phụ thuộc vào vị trí ta chọn làm gốc thế năng
4 Cơ năng: Cơ năng của vật bao gồm động năng của vật có được do nó chuyển động và thế năng của vật có
được do nó tương tác: W = Wđ + Wt
Định luật bảo toàn cơ năng: Cơ năng toàn phần của một hệ cô lập luôn bảo toàn W = const
Lưu ý: + Trong một hệ cô lập, động năng và thế năng có thể chuyển hoá cho nhau, nhưng năng lượng tổng
cộng, tức là cơ năng, được bảo toàn – Đó cũng chính là cách phát biểu định luật bảo toàn cơ năng.
+ Trong trường hợp cơ năng không được bảo toàn, phần cơ năng biến đổi là do công của ngoại lực tác dụng lên vật.
CÁC BÀI TOÁN ÁP DỤNG Bài 14: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động trên đường thẳng nằm ngang AB dài 100m, khi qua A
vận tốc ô tô là 10m/s và đến B vận tốc của ô tô là 20m/s Biết độ lớn của lực kéo là 4000N
1 Tìm hệ số masat 1 trên đoạn đường AB
2 Đến B thì động cơ tắt máy và lên dốc BC dài 40m nghiêng 30o so với mặt phẳng ngang Hệ số masat trên mặt dốc là 2 = 1
5√3 Hỏi xe có lên đến đỉnh dốc C không?
3 Nếu đến B với vận tốc trên, muốn xe lên dốc và dừng lại tại C thì phải tác dụng lên xe một lực có hướng và độ lớn thế nào?
Bài 15: Một vật có khối lượng m = 2kg trượt qua A với vận tốc 2m/s xuống dốc nghiêng AB dài 2m, cao 1m.
Biết hệ số masat giữa vật và mặt phẳng nghiêng là = 1
√3 , lấy g = 10ms-2.
Trang 41 Xác định công của trọng lực, công của lực masat thực hiện khi vật chuyển dời từ đỉnh dốc đến chân dốc;
2 Xác định vận tốc của vật tại chân dốc B;
3 Tại chân dốc B vật tiếp tục chuyển động trên mặt phẳng nằm ngang BC dài 2m thì dừng lại Xác định hệ số masat trên đoạn đường BC này
Bài 16: Một ô tô có khối lượng 2 tấn đang chuyển động thẳng đều qua A với vận tốc vA thì tắt máy xuống
dốc AB dài 30m, dốc nghiêng so với mặt phẳng ngang là 30o, khi ô tô đến chân dốc thì vận tốc đạt 20m/s Bỏ qua masat và lấy g = 10m/s2
1 Tìm vận tốc vA của ô tô tại đỉnh dốc A
2 Đến B thì ô tô tiếp tục chuyển động trên đoạn đường nằm ngang BC dài 100m, hệ số masat giữa bánh xe và mặt đường là = 0,01 Biết rằng khi qua C, vận tốc ô tô là 25m/s Tìm lực tác dụng của xe
Bài 18: Một ô tô có khối lượng 2 tấn khi đi qua A có vận tốc là 72km/h thì tài xế tắt máy, xe chuyển động
chậm dần đến B thì có vận tốc 18km/h Biết quãng đường AB nằm ngang dài 100m
1 Xác định hệ số masat 1 trên đoạn đường AB
2 Đến B xe vẫn không nổ máy và tiếp tục xuống một dốc nghiêng BC dài 50m, biết dốc hợp với mặt phẳng nằm ngang một góc = 30o Biết hệ số masat giữa bánh xe và dốc nghiêng là 2 = 0,1 Xác định vận tốc của xe tại chân dốc nghiêng C
3 Đến C xe nổ máy và chuyển động thẳng đều lên dốc CD dài 20m có góc nghiêng = 45o so với mặt phẳng nằm ngang Tính công mà lực kéo động cơ thực hiện trên dốc này Lấy g = 10ms-2
DẠNG 4: CƠ NĂNG - BẢO TOÀN CƠ NĂNG
1 Định nghĩa: Cơ năng của vật bao gồm động năng của vật có được do chuyển động và thế năng của vật có
được do tương tác.W = Wđ + Wt
* Cơ năng trọng trường: W = 12 mv2 + mgz
* Cơ năng đàn hồi: W = 12 mv2 + 12 k(l)2
2 Sự bảo toàn cơ năng trong hệ cô lập: Cơ năng toàn phần của một hệ cô lập (kín) luôn được bảo toàn.
W = 0 hay W = const hay Wđ + Wt = const
3 Lưu ý:
+ Đối với hệ cô lập (kín), trong quá trình chuyển động của vật, luôn có sự chuyển hoá qua lại giữa động năng và thế năng, nhưng cơ năng toàn phần được bảo toàn
+ Đối với hệ không cô lập, trong quá trình chuyển động của vật, ngoại lực (masat, lực cản….) thực hiện công chuyển hoá cơ năng sang các dạng năng lượng khác, do vậy cơ năng không được bảo toàn Phần cơ năng bị biến đổi bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật.W = W2 – W1 = AF
BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 19: Từ độ cao 10m so với mặt đất, một vật được ném lên cao theo phương
thẳng đứng với vận tốc đầu 5ms-1 Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g =
10ms-2
1 Tính độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất
2 Tính vận tốc của vật tại thời điểm vật có động năng bằng thế năng
3 Tìm cơ năng toàn phần của vật, biết khối lượng của vật là m=200g
Bài 20: Từ mặt đất, một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 10ms-1 Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 10ms-2
1 Tính độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất
2 Ở vị trí nào của vật thì động năng của vật bằng 3 lần thế năng
3 Tính cơ năng toàn phần của vật biết rằng khối lượng của vật là m =
100g
Bài 21: Từ mặt đất, một vật có khối lượng m = 200g được ném lên theo phương thẳng đứng với vận tốc
30m/s Bỏ qua sức cản của không khí và lấy g = 10ms-2
1 Tìm cơ năng của vật
2 Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được
3 Tại vị trí nào vật có động năng bằng thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó
4 Tại vị trí nào vật có động năng bằng ba lần thế năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó
Bài 22: Từ độ cao 5 m so với mặt đất, một vật được ném lên theo phương thẳng đứng với vận tốc 20m/s Bỏ
qua sức cản của không khí và lấy g = 10ms-1
1 Xác định độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất
A
Trang 52 Tại vị trí nào vật có thế năng bằng ba lần động năng? Xác định vận tốc của vật tại vị trí đó.
3 Xác định vận tốc của vật khi chạm đất
Bài 23 Một vật có khối lượng 200g được thả rơi không vận tốc đầu từ điểm O cách mặt đất 80m Bỏ qua ma
sát và cho g = 10m/s 2.
1 Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng Tìm:
a Vận tốc khi vật chạm đất tại điểm M
b Độ cao của vật khi nó rơi đến điểm N có vận tốc 20m/s
c Động năng khi vật rơi đến điểm K, biết tại K vật có động năng bằng 9 lần thế năng
2 Áp dụng định lý động năng Tìm:
a Vận tốc khi vật rơi đến điểm Q cách mặt đất 35m
b Quãng đường rơi từ Q đến điểm K
Bài 24 Một vật được ném thẳng đứng từ điểm O tại mặt đất với vận tốc đầu là 50m/s Bỏ qua ma sát, cho g = 10m/s 2. Tìm:
1 Độ cao cực đại mà vật đạt được khi nó đến điểm M
2 Vận tốc khi vật đến điểm N cách mặt đất 45m
3 Giả sử vật có khối lượng 400g
a Tìm thế năng khi nó đến điểm K Biết tại K vật có động năng bằng thế năng
b Áp dụng định lý động năng tìm quãng đường vật đi từ N đến K
Bài 2 5 Một vật có khối lượng 0,5 được thả rơi tự do từ độ cao h so với mặt đất Biết cơ năng của vật là 100J.
Lấy g = 10m/s2 Chọn gốc thế năng tại mặt đất
1 Tính h
2 Xác định độ cao của vật mà tại đó động năng gấp ba lần thế năng
3 Khi chạm đất vật nảy lên và đạt độ cao cực đại thấp hơn h là 8m Hỏi tại sao có sự mất mát năng lượng? Phần năng lượng bị mất mát là bao nhiêu?
Bài 2 6 Từ độ cao 15m so với mặt đất, một vật nhỏ có khối lượng 1kg được ném thẳng đứng lên cao với vận
tốc ban đầu 10m/s Bỏ qua ma sát, lấy g = 10m/s2 Chọn gốc thế năng tại mặt đất
a Tính cơ năng của vật và xác định độ cao cực đại mà vật lên được
b Xác định vận tốc của vật mà tại đó động năng gấp ba lần thế năng
c Khi rơi đến mặt đất, do đất mềm nên vật đi sâu vào đất một đoạn 8cm Xác định độ lớn lực cản trung bình của đất tác dụng lên vật
Bài 2 7 Vật có khối lượng 8kg trượt không vận tốc đầu từ đỉnh mặt phẳng nghiêng có độ cao 1,5m Khi tới
chân mặt phẳng nghiêng vật có vận tốc 5m/s Lấy g = 10 m/s2 Tính công của lực ma sát
Bài 28 Một ôtô có khối lượng m = 4 tấn đang chuyển động với động năng Wđ = 2.105J
a Tính vận tốc của ôtô
b Nếu chịu tác dụng của lực hãm thì sau khi đi được quãng đường s = 50m thì ôtô dừng hẳn Tính độ lớn của lực hãm
Bài 29 Từ độ cao h = 16m một vật nhỏ được ném thẳng đứng hướng xuống với vận tốc ban đầu v0, vận tốc của
vật lúc vừa chạm đất là v = 18m/s Bỏ qua mọi ma sát Lấy g = 10m/s2 Chọn gốc thế năng tại mặt đất Tính:
1 Vận tốc ban đầu v0
2 Khi chạm đất, vật lún sâu vào đất 3cm Tìm độ lớn lực cản trung bình của đất tác dụng lên vật Biết vật có khối lượng 200g
PHẦN NHIỆT HỌC
1 Những nội dung cơ bản của thuyết động học phân tử chất khí:
+ Vật chất được cấu tạo từ các phân tử;
+ Các phân tử luôn chuyển động không ngừng;
+ Các phân tử tương tác với nhau bằng lực tương tác (lực hút và lực đẩy phân tử);
+Vận tốc trung bình chuyển động của các phân tử càng lớn thì nhiệt độ của vật càng cao;
2 Khối lượng phân tử - số mol – số Avogadro:
+ Khối lượng của một phân tử (hay nguyên tử): m = N μ
A
Trong đó: + là khối lượng của một mol nguyên tử (hay phân tử);
+ NA = 6,02.1023 mol-1 : gọi là số Avogadro + số mol: n = m
μ , với m là khối lượng của vật đang xét.
3 Ba định luật cơ bản của nhiệt học:
a Định luật Boyle – Mariotte: định luật về quá trình đẳng nhiệt;
Trang 6+ Trong quá trình đẳng nhiệt, tích số của áp suất và thể tích của một lượng khí xác định là một hằng số;
+ Trong quá trình đẳng nhiệt, áp suất và thể tích của một lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với nhau;
Biểu thức: pV = const; hay p1V1 = p2V2
b Định luật Charles: định luật về quá trình đẳng tích:
+ Trong quá trình đẳng tích, áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí xác định luôn tỉ lệ thuận với nhau;
+ Trong quá trình đẳng tích, thương số của áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí xác định luôn là một hằng số
Biểu thức: p
T = const hay
p1
T1=
p2
T2
c Định luật Gay lussac: định luật về quá trình đẳng áp:
+ Trong quá trình đẳng áp, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí xác định luôn tỉ lệ thuận với nhau;
+Trong quá trình đẳng áp, thương số của thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí xác định luôn là một hằng số
Biểu thức: V T = const hay V1
T1=
V2
T2
4 Phương trình trạng thái khí lí tưởng: (còn được gọi là phương trình Clapeyron)
pV
T = const hay
p1V1
T1
=p2V2
T2
Hệ quả: ở một trạng thái bất kì của một lượng khí, ta luôn có: pV = nRT (1)
Trong đó: n là số mol, R = 0,082 atm lit
mol K = 0,084
at lit
mol K Biểu thức (1) được gọi là phương trình Clapeyron – Mendeleev.
BÀI TẬP ÁP DỤNG Bài 1: Khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 8 lít đến thể tích 5 lít, áp suất tăng thêm 0,75atm Tính áp suất ban
đầu của khí
Bài 2: Một lượng khí ở 18oC có thể tích 1m3 và áp suất 1atm Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5atm Tích thể tích khí bị nén
Bài 3: Người ta điều chế khí hidro và chứa vào một bình lớn dưới áp suất 1atm ở nhiệt độ 20oC Tính thể tích khí phải lấy từ bình lớn ra để nạp vào bình nhỏ có thể tích 20lít ở áp suất 25atm Coi quá trình này là đẳng nhiệt
Bài 4: Người ta biến đổi đẳng nhiệt 3g khí hidro ở điều kiện chuẩn (po=1atm và To= 273oC) đến áp suất 2atm Tìm thể tích của lượng khí đó sau khi biến đổi
Một số lưu ý khi giải bài tập quá trình đẳng nhiệt:
+ Công thức tính áp suất: p = F
S , với F là áp lực tác dụng vuông góc lên diện tích S;
+ Áp suất của chất lỏng ở điểm M nằm độ sâu h trong lòng chất lỏng: pM = po + ph, với po là áp suất khí quyển ở trên mặt thoáng và ph là áp suất của cột chất lỏng đơn vị của áp suất thường được xác định bởi đơn vị N/m2, Pa hoặc mmHg
Lưu ý: Đơn vị của áp suất được tính bởi atmôtphe
- Atmôtphe kĩ thuật (at): 1at = 1,013.105N/m2
- Atmôtphe vật lí (atm): 1atm = 9,81.104N/m2;
- 1Pa = 1N/m2;
+ Đối với cột thuỷ ngân, chiều cao h của cột chính là áp suất của nó;
+ Với chất lỏng khác: ph = gh, trong đó là khối lượng riêng của cột chất lỏng
Bài 5: Cột nước có chiều cao h Tính áp suất thuỷ tĩnh của nó, cho biết khối lượng riêng của nước là
103kg/m3 và thuỷ ngân là 13,6.103 kg/m3
Bài 6: Một bóng đèn điện chứa khí trơ ở nhiệt độ t1 = 27oC và áp suất p1, khi bóng đèn sáng, nhiệt độ của khí trong bóng là t2 = 150oC và có áp suất p2 = 1atm Tính áp suất ban đầu p1 của khí trong bóng đèn khi chưa sáng
Bài 7: Khi đun đẳng tích một khối lượng khí tăng thêm 2oC thì áp suất tăng thêm 1801 áp suất ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu của khối lượng khí
Trang 7Bài 8: Nếu nhiệt độ khí trơ trong bóng đèn tăng từ nhiệt độ t1 = 15oC đến nhiệt độ t2 = 300oC thì áp suất khi trơ tăng lên bao nhiêu lần?
Bài 9: Một khối khí đem giãn nở đẳng áp từ nhiệt độ t1 = 32oC đến nhiệt độ t2 = 117oC, thể tích khối khí tăng thêm 1,7lít Tìm thế tích khối khí trước và sau khi giãn nở
Bài 10: Có 24 gam khí chiếm thể tích 3lít ở nhiệt độ 27oC, sau khi đun nóng đẳng áp, khối lượng riêng của khối khí là 2g/l Tính nhiệt độ của khí sau khi nung
Bài 11: Một chất khí có khối lượng 1 gam ở nhiệt độ 27oC và áp suất 0,5at và có thể tích 1,8lít Hỏi khí đó là khí gì?
Bài 12:Cho 10g khí oxi ở áp suất 3at, nhiệt độ 10oC, người ta đun nóng đẳng áp khối khí đến 10 lít
1 Tính thể tích khối khí trước khi đun nóng;
2 Tính nhiệt độ khối khí sau khi đun nóng
Bài 13: Có 40 g khí ôxi, thể tích 3 lít, áp suất 10at.
1 Tính nhiệt độ của khối khí
2 Cho khối khí trên giãn nở đẳng áp đến thể tích V2 = 4lít, tính nhiệt độ khối khí sau khi dãn nở
Bài 14: Một bình chứa khí nén ở 27oC và áp suất 4at Áp suất sẽ thay đổi như thế nào nếu 14 khối lượng khí trong bình thoát ra ngoài và nhiệt độ giảm xuống còn 12oC
Bài 15: Dưới áp suất 104N/m2 một lượng khí có thể tích là 10 lít Tính thể tích của khí đó dưới áp suất 5.104N/m2 Cho biết nhiệt độ của hai trạng thái trên là như nhau
Bài 16: Một bình có dung tích 10 lít chứa một chất khí dưới áp suất 20at Cho thể tích chất khí khi ta mở nút
bình Coi nhiệt độ của khí là không đổi và áp suất khí quyển là 1at
Bài 17: Tính áp suất của một lượng khí hidro ở 30oC, biết áp suất của lượng khí này ở 0oC là 700mmHg Biết thể tích của lượng khí được giữ không đổi
Bài 19: Một bình có dung tích 10lít chứa một chất khí dưới áp suất 30atm Coi nhiệt độ của khí không đổi.
Tính thể tích của chất khí nếu mở nút bình, biết áp suất khí quyển là 1,2atm
Bài 20: Tìm hệ thức liên hệ giữa khối lượng riêng và áp suất chất khí trong quá trình đẳng nhiệt:
Bài 21: Bơm không khí có áp suất p1=1atm vào một quả bóng có dung tích bóng không đổi là V=2,5l Mỗi lần
bơm ta đưa được 125cm3 không khí vào trong quả bóng đó Biết rằng trước khi bơm bóng chứa không khí ở
áp suất 1atm và nhiệt độ không đổi Tính áp suất bên trong quả bóng sau 12 lần bơm
Bài 22: Chất khí ở 0oC có áp suất po Cần đun nóng đẳng tích chất khí lên bao nhiêu độ để áp suất của nó tăng lên 3 lần
MỘT SỐ BÀI TẬP TỰ GIẢI
Bài 23: Khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 6lít đến thể tích 4lít, áp suất khí tăng thêm 0,75atm Tính áp suất
ban đầu của khí
Bài 24: biết áp suất của một lượng khí hiđrô ở 0oC là 700mmHg Tính áp suất của một lượng khí đó ở 30oC, biết thể tích của khí được giữ không đổi
Bài 25: Chất khí ở 0oC có áp suất po Cần đun nóng chất khí lên bao nhiêu độ để áp suất của nó tăng lên 3lần
Bài 26: Khi đun nóng đẳng tích một khối khí để nhiệt độ tăng 1oC thì áp suất tăng thêm 1
360 áp suất ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu của khí
Bài 27: Có 12g khí chiếm thể tích 4lít ở 7oC Sau khi đun nóng đẳng áp lượng khí trên đến nhiệt độ t thì khối luợng riêng của khí là 1,2g/l Tính nhiệt độ t của khí
Bài 28: Coi áp suất của khí trong và ngoài phòng là như nhau Khối lượng riêng của khí trong phòng ở nhiệt
độ 27oC lớn hơn khối lượng của khí ngoài sân nắng ở nhiệt độ 42oC bao nhiêu lần?
Bài 29: Trong phòng thí nghiệm người ta điều chế 40cm3 khí hiđrô ở áp suất 750mmHg và nhiệt độ 27oC Hỏi thể tích của lượng khí trên ở áp suất 720mmHg và nhiệt độ 17oC là bao nhiêu?
Bài 30 : Trong xilanh của một động cơ đốt trong có 2dm3 hỗn hợp khí đốt dưới áp suất 1atm và nhiệt độ 47oC Pittông nén xuống làm cho hỗn hợp khí chỉ còn 0,2dm3 và áp suất tăng lên 15lần Tính nhiệt độ của hỗn hợp khí nén
Bài 31 : Pittông của một máy nén sau mỗi lần nén đưa được 4lít khí ở nhiệt độ 27oC và áp suất 1atm vào bình chứa khí có thể tích 3m3 Khi pittông đã thực hiện 1000lần nén và nhiệt độ khí trong bình là 42oC Tính áp suất của khí trong bình sau khi nén
Bài 32 : Một lượng khí có áp suất 750mmHg, nhiệt độ 27oC và thể tích 76cm3 Tính thể tích của khí ở điều kiện chuẩn
Bài 33 : Một khối O2 có thể tích 30dm3 ở 5oC và 760mmHg Tính thể tích của khối O2 ấy tại 30oC và 800mmHg
Bài 34 : Tìm thể tích của 4g O2 ở điều kiện chuẩn.
Trang 8Bài 35 : 1,29lít một chất khí có khối lượng 2,71g khí đó ở 18oC và 765mmHg Hãy tìm khối lượng mol của khí đó
Bài 36 : Đỉnh Phăng-xi-păng trong dãy Hoàng Liên Sơn cao 324m, biết mỗi khi lên cao thêm 10m áp suất khí
quyển giảm 10mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 2oC Khối lượng riêng của khí ở điều kiện chuẩn là 1,29kg/m3 Tính khối lượng riêng của không khí trên đỉnh núi
Bài 37: Một bình chứa khí ở 27oC và áp suất 3at Nếu nửa khối lượng khí thoát ra khỏi bình và hình hạ nhiệt
độ xuống 17oC thì khí còn lại có áp suất bao nhiêu?
a Tính nhiệt độ không khí Cho áp suất khí quyển p0 = 105N/m2
b Cần nung không khí đến nhiệt độ bao nhiêu để piston trở về vị trí ban đầu
Bài 38: a Dãn khối khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích 40 lít thì áp suất của khối khí thay đổi như
thế nào?
b Một lượng khí xác định có thể tích 250l và áp suất 2atm Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 6atm Tính thể tích khí nén
Bài 39: a Người ta điều chế khí hiđro và chứa vào một bình lớn dưới áp suất 2,5atm Tính thể tích khí phải
lấy từ bình lớn ra để nạp vào một bình nhỏ có thể tích 50 lít dưới áp suất 22,5atm Coi nhiệt độ không thay đổi
b Một bình kín chứa khí Ôxi ở nhiệt độ 7oC và áp suất 2,5atm Nếu đem bình phơi nắng ở nhiệt độ
370C thì áp suất trong bình là bao nhiêu? Coi thể tích của bình không thay đổi
Bài 40: a Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ ở 37oC và dưới áp suất 1,7atm Khi đèn cháy sáng, áp suất khí trong đèn là 5atm Coi thể tích đèn là không đổi Tính nhiệt độ trong đèn khi cháy sáng
b Khi đun nóng đẳng tích một khối khí tăng thêm 5oC thì áp suất tăng thêm 1
90 so với áp suất ban đầu Tính nhiệt độ ban đầu của khối khí
Bài 41: Biết thể tích của một lượng khí là không đổi
a Chất khí ở 0oC có áp suất 5atm Tìm áp suất của khí ở 273oC
b Chất khí ở 0oC có áp suất po Phải đun nóng chất khí đến nhiệt độ nào để áp suất tăng lên 3 lần
Bài 42: Xác định nhiệt độ của lượng khí chứa trong một bình kín, nếu áp suất của khí tăng thêm 0,4% áp suất
ban đầu khi khí được nung nóng lên 1 độ Coi thể tích là không đổi