Giáo án dạy thêm vật lí 10 Chương 5 38tr

Giáo án dạy thêm vật lí 10 chương 5. Tóm tắt lý thuyết, đầy đủ các công thức cơ bản , các dạng bài tập ,từ cơ bản đến nâng cao. các ví dụ cho từng dạng, bài tập tự luyện và trắc nghiệm có đầy đủ các cách giải và đáp án.

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 càngcao

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 lựchút, khi khoảng cách giữa các phân tử lớn thì lực hút mạnh hơnlực đẩy Khi khoảng cách giữa các phân tử rất lớn thì lực tương táckhông 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 chuyển động 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 giữđược các phân tử ở các vị trí cân bằng xác định, làm cho chúngchỉ có thể dao động xung quanh các vị trí này Các vật rắn có thểtích 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

N = mol− gọi là số Avogadro

- Thể tích của một mol một chất gọi là thể tích mol của chất ấy ở đktc ( 0 )

0 C atm ,1 thể tích mol của mọi chất khi đều bằng nhau và bằng 22,4l ( 3)

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

µ

=

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 sovới khoảng cách giữa chúng

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

+ Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào nhau và

va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình

µ

=

µ: khối lượng của chất xét

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

µ

=

Ví Dụ Minh Họa

Câu 1:Hãy xác định:

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

b Số phân tử H2O trong 2g nước

Ta có:

23 23

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

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

A 6,022.1023 B.1,882.1022

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

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 sốtrạng thái là: thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T

Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khácbằng các quá 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, ápsuất tỉ lệ nghịch với thể tích p ∼

V

1

hay pV = hằng sốVậy p V1 1=p V2 2

3 Đường đẳng nhiệt

Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt

độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt

Dạng đường đẳng nhiệt :

Trong hệ toạ độ ( p, V ) đường đẳng nhiệt là đường hypebol.Khi biểu diễn dưới dạng ( p,T ) hoặc ( V,T )

5

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 = ρ.V

ρlà 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

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 10 N / m5( 2)

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

Áp suất khí tại đáy hồ là P P= 0+d.h

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

Giải: Ta có p V1. 1 = p V2. 2 1 1

2 2

p V V

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?

p

p V = p V ⇒ p = + ⇒ p = atm

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

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

60 24

ρ ρ

Câu 3: Ta có1at = 1,013.105 Pa

7

Câu 5: Gọi h là độ sâu của hồ

Khi ở đáy hồ thể tích và áp suất V ;p1 1=p0+ h (cmHg)

13,6Khi ở mặt hồ thể tích và áp suất V2=1,5V ;p1 2=p cmHg0( )

- 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 125cm3không khí Hỏi áp suất của không khí trong quả bóng sau 40 lần bơm? Coi quả bóng trước khi bơm 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

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

8

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 20lần 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:F= p1.60= p S2

Với p1 và p2 là áp suất đầu và sau khi bơm tiêm, S là diện tích tiếp xúc sau khi bơm thêm 20 lần Vậy 1

9

= = (2)Thay (2) vào (1) ta có: 3 2

60 365

Câu 2: Gọi V ,p0 0 là thể tích và áp suất mỗi lần bơm

3 0

.d 3,14.5

V h.S h 42 824,25 cm

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 khí

- 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 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

l h

1 1

p V

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 đượcngăn 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

a Ống thẳng đứng miệng ở dưới

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

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

p V

0

30 3

l h

3

3

p V

48 20

1 1

p V

p V

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 chiều dài 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

Áp suất không khí trong ống p1=p0+40 120 cmHg= ( )

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 =

l h

1 1

p V

( ) ( )

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

Câu 3 Ống thẳng đứng miệng ở dưới

Câu 8 Qủa bóng có dung tích 2l bị xẹp Dùng ống bơm mỗi lần

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

Câu 11.Đường nào sau đây không biểu diễn quá trình đẳng nhiệt?

5

14

Câu 13 Cho một lương khí được giãn đẳng nhiệt từ thể tích từ 4 lítđến 8 lít, ban đầu áp suất khí là 8.10 Pa5 Thì áp suất của khí tănghay giảm bao nhiêu ?

*Cho 1 ống nghiệm 1 đầu kín được đặt nằm ngang; tiết

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 đượcdựng thẳng ống 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 làm căng bóng

B.Đun nóng khí trong 1 xilanh , khí nở ra đầy pittongchuyển động

C.Đun nóng khí trong 1 bình đậy kín

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

15

p V

0

30 3

l h

3

3

p V

5

5 5;

p V

II Định luật Sác –lơ.

- Với một lượng khí có thể tích không đổi thì áp suất phụ thuộcvào nhiệt độ p p 1= 0( + γt)

Trong đó γ có giá trị như nhau với mọi chất khí, mọi nhiệt độ vàđược gọi là hệ số tăng thể tích γ = 1

lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

đườngđẳng tíchlà

đường

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

Nội dung định luật Sác-lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượngkhí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối 1 2

p p

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

18

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?

Câu 3: Nhà Thầy Phi có mua một nồi áp suất dùng để ninh đồ ăn

Van an toàn của một nồi sẽ mở khi áp suất trong nồi bằng 9atm Khi thử ở 270C, hơi trong nồi có áp suất 2atm Hỏi ở nhiệt độ nào thì van an toàn sẽ mở

Câu 4: Biết áp suất của khí trơ trong bóng đèn tăng 1,5 lần khi

đèn cháy sáng so với tắt Biết nhiệt độ đèn khi tắt là 270C Hỏi nhiệt độ đèn khi cháy sáng bình thường là bao nhiêu?

19

Câu 5: Khi đung nóng một khối khí thì p và T thay đổi được cho

bởi đồ thị bên Hỏi quá trình này là quá trình nén hay dãn khí

Câu 5: Kẻ 2 đường thẳng đẳng tích V1 và V2 rồi vẽ

Câu 2 Một khối khí đựng trong bình kín ở 270C có áp suất 2atm

Áp suất khí trong bình là bao nhiêu khi ta đun nống đến 87 C0 ?

20