Vật Lí 10 Bài 31 : Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Vật Lí 10 Bài 31 : Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Video Giải Vật Lí 10 Bài 31 : Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Thầy Lê Xuân Vượng (Giáo viên VietJack)

C1 ( trang 160 sgk Vật Lý 10) - Video giải tại 6.03 - Lượng khí được chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 1' bằng quá trình nào? Hãy viết biểu thức liên hệ giữa p₁, V₁ và p', V₂.

- Lượng khí được chuyển từ trạng thái 1' sang trạng thái 2 bằng quá trình nào? Hãy viết biểu thức liên hệ giữa p', T₁ và p₂, T₂.

Trả lời:

+ Trạng thái (1) sang trạng thái (1’) là quá trình đẳng nhiệt vì nhiệt độ T₁ được giữ nguyên. Biểu thức liên hệ: p₁.V₁ = p’.V₂ (I).

+ Trạng thái (1’) sang trạng thái (2) là quá trình đẳng tích vì thể tích V₂ được giữ nguyên. Biểu thức liên hệ: (II)

+ Từ (I) suy ra: thế vào (II), ta được:

Hay: . Đây là phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Bài 1 (trang 165 SGK Vật Lý 10) - Video giải tại 25.46 Khí lí tưởng là gì?

Lời giải:

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) - Video giải tại 27.03 Lập phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Lời giải:

Phương trình xác định mối liên hệ giữa ba thông số trạng thái của chất khí gọi là phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Để lập phương trình này, ta xét một lượng khí từ trạng thái 1 (p₁, V₁, T₁) sang trạng thái 2 (p₂, V₂, T₂) qua trạng thái trung gian 1' (p', V₂, T₁) bằng các đẳng quá trình đã học trong các bài trước.

+ Trạng thái (1) sang trạng thái (1’) là quá trình đẳng nhiệt vì nhiệt độ T₁ được giữ nguyên. Biểu thức liên hệ: p₁.V₁ = p’.V₂ (I).

+ Trạng thái (1’) sang trạng thái (2) là quá trình đẳng tích vì thể tích V₂ được giữ nguyên. Biểu thức liên hệ: (II)

+ Từ (I) suy ra: thế vào (II), ta được:

Hay: . Đây là phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Bài 3 (trang 165 SGK Vật Lý 10) - Video giải tại 27.40 Viết hệ thức của sự nở đẳng áp của chất khí.

Lời giải:

Hệ thức của sự nở đẳng áp của chất khí:

Bài 4 (trang 165 SGK Vật Lý 10) - Video giải tại 28.25 Hãy ghép các quá trình ghi bên trái với các phương trình tương ứng ghi bên phải.

Lời giải:

1 - c

2 - a

3 - b

4 - d

Chú 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) - Video giải tại 31.21 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:

Chọn D.

Bài 6 (trang 166 SGK Vật Lý 10) - Video giải tại 32.40 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:

Chon B. 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) - Video giải tại 34.23 Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế được 40 cm³ khí hidro ở áp suất 750 mmHg và nhiệt độ 27^o C. Tính thể tích của lượng khí trên ở điều kiện chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 0^o C)

Lời giải:

Trạng thái 1:

       P₁ = 750 mmHg

       T₁ = 27 + 273 = 300 K

       V₁ = 40 cm³

Trạng thái 2:

       P_o = 760 mmHg

       T_o = 0 + 273 = 273 K

       V_o = ?

Áp dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng:

Bài 8 (trang 166 SGK Vật Lý 10) - Video giải tại 38.20 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 2^o C. Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 760 mmHg và nhiệt độ 0^o C) là 1,29 kg/m³.

- Trạng thái 1 (chuẩn)

       P_o = 760 mmHg

       T_o = 0 + 273 = 273 K

       V_o = ?

- Trạng thái 2 (ở đỉnh núi)

       P = (760 – 314) mmHg

       T = 275 K

       V = ?

Lời giải:

Khi lên cao thêm 10m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg. Do đó lên cao 3140m, áp suất không khí giảm:

→ Áp suất không khí ở trên đỉnh núi Phăng-xi-păng: p₁ = 760 – 314 = 446 mmHg

Khối lượng riêng của không khí:

Áp dụng phương trình trạng thái ta được:

Khối lượng riêng của không khí ở đỉnh núi Phăng-xi-păng cao 3 140 m:

Xem thêm các bài Giải bài tập Vật Lí 10 (có video) hay khác:

• Bài 32 : Nội năng và sự biến thiên nội năng
• Bài 33 : Các nguyên lí của nhiệt động lực học
• Bài 34 : Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình
• Bài 35 : Biến dạng cơ của vật rắn
• Bài 36 : Sự nở vì nhiệt của vật rắn

Lời giải bài tập lớp 10 sách mới:

• Giải bài tập Lớp 10 Kết nối tri thức
• Giải bài tập Lớp 10 Chân trời sáng tạo
• Giải bài tập Lớp 10 Cánh diều

---