Bài tập định luật Bôi-lơ -- Ma-ri-ốt

+ Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng ba thông số: V, p, T.

· Thể tích V [m3, lít]: 1 lít = 1 dm3 = 10-3 m3.

· Áp suất p [N/m2, Pa, atm, mmHg, torr, bar ….]

1 N/m2 = 1 Pa; 1 atm = 1,031.105 Pa; 1 mmHg = 133 Pa = 1 torr.

· Nhiệt độ tuyệt đối T [K]: T = 273 + t [t là nhiệt độ Xen-xi-út, đơn vị °C]

2. Quá trình biến đổi trạng thái [quá trình]

+ Quá trình biến đổi trạng thái là quá trình một lượng khí chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác.

+ Trong hầu hết các quá trình tự nhiên, cả ba thông số trạng thái đều thay đổi. Tuy nhiên cũng có thể thực hiện được những quá trình trong đó có hai thông số biến đổi, còn một thông số không đổi. Những quá trình này được gọi là đẳng quá trình.

3. Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt

+ Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi.

+ Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.

Ø Biểu thức: \[p\sim\frac{1}{V}\to p.V\,=c\text{ons}t\to \,{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}.\]

4. 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. Trong hệ tọa độ [p, V] đường này là đường hypebol. Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng nhiệt khác nhau.

+ Đường đẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn đường đẳng nhiệt ở dưới.

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP

Xác định các thông số trạng thái khí trong quá trình đẳng nhiệt

+ Điều kiện áp dụng: Khối khí xác định, nhiệt độ không đổi.

Ø Bước 1: Liệt kê thông số của chất khí ở các trạng thái.

Trạng thái 1: p1; V1; Trạng thái 2: p2; V2.

Ø Bước 2: Vận dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: \[\,{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}.\]

III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA

Câu C1. [ trang 157 sgk Vật Lí 10]:

Hãy tính các giá trị của tích pV ở bảng 29.1 và rút ra kết luận về dự đoán.

Trả lời:

Hoàn thành bảng:

Từ kết quả tính toàn rút ra:

Trong quá trình đẳng nhiệt, áp suất p tỉ lệ nghịch với thể tích V: \[p\sim\frac{1}{V}\to p.V\,\] = hằng số.

Câu C2. [ trang 157 sgk Vật Lí 10]:

Hãy dùng các số liệu trong bảng thí nghiệm để vẽ đường biểu diễn sự biến thiên của p theo V trong hệ tọa độ [p, V].

• Trên trục hoành: 1 cm ứng với 10 cm3.
• Trên trục tung: 1 cm ứng với 0,2.105 Pa.

Bài 1 [trang 159 SGK Vật Lí 10]:

Kể tên các thông số trạng thái của một lượng khí

Lời giải:

Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng ba thông số: thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T.

Bài 2 [trang 159 SGK Vật Lí 10]:

Thế nào là quá trình đẳng nhiệt?

Lời giải:

Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định, trong đó nhiệt độ được giữ không đổi.

Bài 3 [trang 159 SGK Vật Lí 10]:

Phát biểu và viết hệ thức của định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt.

Lời giải:

Định luật Bôilơ-Mariốt : Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.

Hệ thức của định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt: \[p\sim\frac{1}{V}\to p.V\,=c\text{ons}t\to \,{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}.\]

Bài 4 [trang 159 SGK Vật Lý 10]:

Đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ [p, V] có dạng gì?

Lời giải:

Trong hệ tọa độ [p, V] đường đẳng nhiệt là đường hypebol.

Bài 5 [trang 159 SGK Vật Lí 10]:

Trong các đại lượng sau đây, đại lượng nào không phải là thông số trạng thái của một lượng khí?

A. Thể tích. B. Khối lượng.

C. Nhiệt độ tuyệt đối. D. Áp suất.

Lời giải:

Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng ba thông số: thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T, nên khối lượng không phải là thông số trạng thái của một lượng khí.

Bài 6 [trang 159 SGK Vật Lí 10]:

Trong các hệ thức sau đây hệ thức nào không phù hợp với định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt?

A. \[p\sim\frac{1}{V}\cdot \] B. \[V\sim\frac{1}{p}\cdot\] C. \[V\sim{p}.\] D. \[{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}.\]

Lời giải: Chọn C.

Hệ thức của định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt: \[p\sim\frac{1}{V}\to p.V\,=c\text{ons}t\to \,{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}\]

Nên \[V\sim{p}\] là hệ thức không phù hợp với định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt.

Bài 7 [trang 159 SGK Vật Lí 10]:

Trong các hệ thức sau đây hệ thức nào phù hợp với định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt?

A. \[{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}.  \] B. \[\frac{{{p}_{1}}}{{{V}_{1}}}=\frac{{{p}_{2}}}{{{V}_{2}}}.~\] C. \[\frac{{{p}_{1}}}{{{p}_{2}}}=\frac{{{V}_{1}}}{{{V}_{2}}}.~\] D. \[p\sim V.\]

Lời giải: Chọn A.

Hệ thức của định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt: \[p\sim\frac{1}{V}\to p.V\,=c\text{ons}t\to \,{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}\]

Nên \[{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}\] là hệ thức phù hợp với định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt.

Bài 8 [trang 159 SGK Vật Lí 10]:

Một xilanh chứa 150 cm3 khí ở áp suất 2.105 Pa. Pit-tông nén khí trong xilanh xuống còn 100 cm3.Tính áp suất của khí trong xilanh lúc này, coi nhiệt độ như không đổi.

Lời giải:

Bài 9 [trang 159 SGK Vật Lí 10]:

Một quả bóng có dung tích 2,5 lít. Người ta bơm không khí ở áp suất 105 Pa vào bóng. Mỗi lần bơm được 125 cm3 không khí. Tính áp suất của không khí trong quả bóng sau 45 lần bơm. Coi quả bóng trước khi bơm không có không khí và trong khi bơm nhiệt độ của không khí không thay đổi.

Lời giải:

Trạng thái 1: V1 = 45.125 cm3 = 5625 cm3 = 5,625 lít; p1 =105 Pa.

Trạng thái 2: V2 = 2,5 lít; p2 = ?

T = const. Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt ta có:

\[\,{{p}_{1}}{{V}_{1}}={{p}_{2}}{{V}_{2}}\Rightarrow \,{{p}_{2}}=\frac{{{V}_{1}}}{{{V}_{2}}}.\,{{p}_{1}}=\frac{5,625}{2,5}{{.10}^{5}}=2,{{25.10}^{5}}\,Pa.\]

Trên đây là gợi ý giải bài tập Vật Lý 10 bài vật lý 10 bài định luật bôi-lơ do giáo viên Ican trực tiếp biên soạn theo chương trình mới nhất. Chúc các bạn học tập vui vẻ.

[1]

[2]