Trong quá trình đẳng áp, khối lượng riêng của khí và nhiệt độ tuyệt đối có công thức liên hệ
|
Kiến Guru gửi đến các bạn bài tổng hợp công thức vật lý 10 chương 5 và chương 6. Bài viết này nhằm mục đích hệ thống lại toàn bộ lý thiết và các công thức trong chương chất khí và cơ sở nhiệt động lực học. Đây là 2 chương rất quan trọng, là nền tảng lý thuyết chủ yếu của môn vật lý 10 và cũng rất quan trọng trong chương trình ôn thi THPT quốc gia. Mời các bạn cùng tham khảo với kiến nhé . Show
Nội dung chính
I. Tổng hợp công thức vật lý 10: CẤU TẠO CHẤT– Những điều mà bạn đã học về cấu tạo chất – Phân tử là những chất được cấu trúc từ những hạt riêng không liên quan gì đến nhau – Các phân tử hoạt động không ngừng trong thiên nhiên và môi trường của chúng – Các phân tử hoạt động nhanh . – Lực tương tác phân tử – Giữa những phân tử cấu trúc nên vật có lực hút và lực đẩy . – Lực tăng cường hơn lực hút khi khoảng cách giữa những phân tử nhỏ, Còn lực hút mạnh hơn lực đẩy khi khoảng cách giữa những phân tử lớn. Khi khoảng cách giữa những phân tử rất lớn thì lực tương tác sẽ không đáng kể . – Các thể rắn, lỏng, khí II. Tổng hợp công thức vật lý 10: THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ* Nội dung – Chất khí được cấu trúc từ những phân tử có size rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng . – Các phân tử khí hoạt động hỗn loạn không ngừng, hoạt động này càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao . – Khi hoạt động hỗn loạn, những phân tử khí va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình . * Khí lí tưởng Chất khí trong đó những phân tử được coi là những chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm gọi là khí lí tưởng . II. Tổng hợp công thức vật lý 10: QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ-MA-RI-ỐT– Lượng khí hoàn toàn có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng những quy trình đổi khác trạng thái . – Áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích, khi trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định  – Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt . III. Tổng hợp công thức vật lý 10: PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÍ TƯỞNG– Các định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt và định luật Sác – lơ khiến cho những chất khí thực tuân theo gần đúng. Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng những định luật về chất khí đã học . – Quá trình đổi khác trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quy trình đẳng áp . – Trong quy trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối . Lý thuyết và tổng hợp những công thức lý 10 chương Cơ sở của nhiệt động lực học IV. Lý thuyết và Công thức vật lý 10: NỘI NĂNG VÀ SỰ BIẾN THIÊN NỘI NĂNG– Trong nhiệt động lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của những phân tử cấu trúc nên vật. Nội năng của một vật nhờ vào vào nhiệt độ và thẻ tích của vật . – Có thể làm đổi khác nội năng bằng những quy trình triển khai công và truyền nhiệt . – Số đo độ biến thiên nội năng trong quy trình triển khai công là công . – Số đo độ biến thiên nội năng trong quy trình truyền nhiệt là nhiệt lượng . ΔU = Q Nhiệt lượng mà một lượng chất rắn hoặc lỏng thu vào hay tỏa ra khi nhiệt độ biến hóa được tính theo công thức : Q = mcΔt V. Lý thuyết và Công thức vật lý 10: CÁC NGUYÊN LÍ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC* Nguyên lí 1 nhiệt động lực họcĐộ biến thiên nội năng của một vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được : ΔU = A + Q Quy ước dấu : ΔU > 0 : nội năng tăng ΔU 0 : hệ nhận công A 0 : hệ nhận nhiệt Q. * Nguyên lí 2 nhiệt động lực học – Quá trình thuận nghịch là quy trình vật tự trở lại trạng thái bắt đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác . – Quá trình không thuận nghịch là quy trình vật không hề tự quay về trạng thái bắt đầu, nếu muốn xảy ra theo chiều ngược lại thì phải cần đến sự can thiệp của vật khác . – Nguyên lí : + Nhiệt không hề tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn + Động cơ nhiệt không hề chuyển hóa tổng thể nhiệt lượng nhận được thành công xuất sắc cơ học – Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp . Dạng đường đẳng áp : – Nhiệt giai mở màn bằng nhiệt độ 0 K gọi là độ không tuyệt đối . Nhiệt độ thấp nhất mà con người triển khai được trong phòng thí nghiệm là 10-9 K Vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu phần Lý thuyết và tổng hợp công thức vật lý 10 chương 5 và 6. Để ghi nhớ lâu và dễ dàng áp dụng làm bài, các bạn nên in ra giấy hay tốt hơn bạn có thể ghi chép ra cuốn sổ tay sẽ giúp bạn nhớ bài lâu hơn.
Xem thêm: Liên hệ bản thân tư tưởng Hồ Chí Minh về đại đoàn kết dân tộc trong quy trình đẳng áp, khối lượng riêng của khí và nhiệt độ tuyệt đối có công thức liên hệ : A. B. C. D. Cả A, B, C đều đúng Ở áp suất 1 atm ta có khối lượng riêng của không khí là 1,29 kg / m3. Hỏi ở áp suất 2 atm thì khối lượng riêng của không khí là bao nhiêu, coi quy trình là quy trình đẳng nhiệt Ở áp suất latm ta có khối lượng riêng của không khi là 1,29 kg / m3. Hỏi ở áp suất 2 atm thì khối lượng riêng của không khí là bao nhiêu, coi quy trình là quy trình đẳng nhiệt Viết hệ thức liên hệ giữa P và T trong quy trình đẳng thức của một lượng khí nhất định. Mối liên hệ giữa áp suất, thế tích, nhiệt độ của một lượng khí trong quy trình nào sau đây không được xác lập bàng phương trình trạng thái của khí lí tưởng ? A. Nung nóng một lượng khí trong một bình đậy kín B. Nung nóng một lượng khí trong một bình không đậy kín C. Nung nóng một lượng khí trong một xilanh kín có pit-tông làm khí nóng lên, nở ra, đẩy pit-tông di chuyển D. Dùng tay bóp lõm quả bóng bàn Khi nhiệt độ không đổi, khối lượng riêng của chất khí nhờ vào vào áp suất khí theo hệ thức nào sau đây ? A. p 1 D 2 = p 2 D 1 B. p 1 D 1 = p 2 D 2 C. D = 1 P D. pD = const Khi nhiệt độ không đổi, khối lượng riêng của chất khí nhờ vào vào áp suất khí theo hệ thức nào sau đây ? A. p 1 D 2 = p 2 D 1 B. p 1 D 1 = p 2 D 2 C. D ~ 1 P D. p D = const 14:37:5201/12/2019 Bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu về Phương trình trạng thái của khí lí tưởng? Công thức của quá trình đẳng áp viết ra sao? qua đó vận dụng làm một số bài tập để các em hiểu rõ hơn nội dung lý thuyết. I. Khí thực và khí lý tưởng - Khí thực là chất khí tồn tại trong thực tế như (oxi, nitơ, cacbonic,...) các khí này chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt và Sác-lơ. Giá trị của tích pV và thương p/V thay đổi theo bản chất, nhiệt độ và áp suất của chất khí. - Chỉ có khí lí tưởng là tuân theo đúng các định luật về chất khí đã học. Sự khác biệt giữa khí thực và khí lí tưởng không lớn ở nhiệt độ và áp suất thông thường. II. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Đường biểu diễn hai giai đoạn biến đổi trên đồ thị p - V. - Xét một lượng khí chuyển từ trạng thái 1 (p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian 1' (p, V2, T1). - Quá trình đi từ 1 → 1': đẳng nhiệt p1V1 = p2V2 (1) - Quá trình đi từ 1' → 2: đẳng tích p'/T1 = p2/V2 (2) - Từ (2) suy ra P' thế vào (1) ta có:
- Độ lớn của hằng số này phụ thuộc vào khối lượng khí. - Phương trình trên được nhà vật lí người Pháp Clapeyron (Cla-pê-rôn) đưa ra năm 1834 và được gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng hay phương trình Clapeyron. III. Quá trình đẳng áp 1. Quá trình đẳng áp là gì? - Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi. 2. Liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ tuyệt đối trong quá trình đẳng áp - Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. - Công thức của quá trình đẳng áp: 3. Đường đẳng áp - Đường biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất không đổi gọi là đường đẳng áp. - Ứng với các áp suất khác nhau của cùng một lượng khí có những đường đẳng áp khác nhau. IV. Độ không tuyệt đối - Nếu giảm nhiệt độ tới 0K thì p=0 và V=0, hơn nữa ở nhiệt độ dưới 0K, áp suất và thể tích sẽ có giá trị âm. Đó là điều không thể thực hiện được. Do đó, Ken-vin đã đưa ra một nhiệt giai bắt đầu bằng nhiệt độ 0K gọi là độ không tuyệt đối. - Các nhiệt độ trong nhiệt giai của Ken-vin đều có giá trị dương và mỗi độ chia trong nhiệt giai này cũng bằng mỗi độ chia trong nhiệt giai Xen-xi-út (Celsius). Chính xác thì độ không tuyệt đối thấp hơn -2730C một chút (vào khoảng -273,150C). Nhiệt độ thấp nhất mà con người thực hiện được trong phòng thí nghiệm hiện nay là 10-9K. V. Bài tập vận dụng quá trình đẳng áp và phương trình khí lí tưởng * Bài 1 trang 165 SGK Vật Lý 10: Khí lí tưởng là gì? ° Lời giải bài 1 trang 165 SGK Vật Lý 10: - Khí lí tưởng là chất khí mà các phân tử khí được coi là các chất điểm và các phân tử chỉ tương tác nhau khi va chạm. * Bài 2 trang 165 SGK Vật Lý 10: Lập phương trình trạng thái của khí lí tưởng. ° Lời giải bài 2 trang 165 SGK Vật Lý 10: - Xét một lượng khí chuyển từ trạng thái 1 (p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (p2, V2, T2) qua trạng thái trung gian 1' (p, V2, T1). - Quá trình đi từ 1 → 1': đẳng nhiệt p1V1 = p2V2 (1) - Quá trình đi từ 1' → 2: đẳng tích p'/T1 = p2/V2 (2) - Từ (2) suy ra P' thế vào (1) ta có:
⇒ Đây là phương trình trạng thái của khí lí tưởng. * Bài 3 trang 165 SGK Vật Lý 10: Viết hệ thức của sự nở đẳng áp của chất khí. ° Lời giải bài 3 trang 165 SGK Vật Lý 10: - Hệ thức của sự nở đẳng áp của chất khí:
* Bài 4 trang 165 SGK Vật Lý 10: Hãy ghép các quá trình ghi bên trái với các phương trình tương ứng ghi bên phải.
° Lời giải bài 4 trang 165 SGK Vật Lý 10: - Ta có: 1-c; 2-a; 3-b; 4-d. - Lưu ý: Công thức (d) áp dụng cho quá trình biến đổi bất kì trạng thái chất khí lý tưởng nhưng điều kiện là khối lượng chất khí không đổi trong suốt quá trình xảy ra biến đổi trạng thái. * Bài 5 trang 166 SGK Vật Lý 10: Trong hệ tọa độ (V, T), đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng áp? A. Đường thẳng song song với trục hoành B. Đường thẳng song song với trục tung C. Đường hypebol D. Đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ ° Lời giải bài 5 trang 166 SGK Vật Lý 10: ◊ Chọn đáp án: D. Đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ * Bài 6 trang 166 SGK Vật Lý 10: Mối liên hệ giữa áp suất thể tích, nhiệt độ của một lượng khí trong quá trình nào sau đây không được xác định bằng phương trình trạng thái của khí lí tưởng? A. Nung nóng một lượng khí trong một bình đậy kín B. Nung nóng một lượng khí trong một bình không đậy kín C. Nung nóng một lượng khí trong một xilanh kín có pit-tông làm khí nóng lên, nở ra, đẩy pit-tông di chuyển D. Dùng tay bóp lõm quả bóng bàn. ° Lời giải bài 6 trang 166 SGK Vật Lý 10: ◊ Chọn đáp án: B. Nung nóng một lượng khí trong một bình không đậy kín - Vì khi nung nóng mà bình không đậy kín, một lượng khí sẽ thoát ra ngoài, phương trình trạng thái sẽ không được nghiệm đúng. * Bài 7 trang 166 SGK Vật Lý 10: Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm3 khí hidro ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 27o C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 0o C). ° Lời giải bài 7 trang 166 SGK Vật Lý 10: - Khi ở trạng thái 1: p1 = 750 mmHg; T1 = 27 + 273 = 300K; V1 = 40 cm3 - Khi ở trạng thái 2: po = 760 mmHg; To = 0 + 273 = 273K; Vo = ? - Áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng:
* Bài 8 trang 166 SGK Vật Lý 10: Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3 140 m. Biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 2o C. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 0o C) là 1,29 kg/m3. ° Lời giải bài 8 trang 166 SGK Vật Lý 10: - Cứ lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg ⇒ Ở độ cao 3140 m áp suất khí quyển giảm 340 mmHg. - Như vậy Áp suất của khí quyển ở đỉnh núi Phan - xi - păng là: 760 - 314 = 446 mmHg. - Trạng thái 1: p1 = 760 – 314 = 446 mmHg; T1 = 273 + 2 = 275K; V1 ; D1 - Trạng thái 2: p0 = 760 mmHg; T0 = 273K; V0; D0 = 1,29 (kg/m3) - Ta có phương trình trạng thái: - Mặt khác, ta có công thức tính thể tích theo khối lượng riêng:
- Kết luận: khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3 140 m là 0,75kg/cm3. |
