Ôn tập Nhiệt học: Tổng hợp kiến thức và bài tập

Ệ Ọ

Ầ

PH N NHI T H C

ƯƠ

Ấ

CH

NG VI: CH T KHÍ

ữ

ọ

ử ấ

ch t khí:

ơ ả ủ ấ ượ ấ ạ ừ

1. Nh ng n i dung c b n c a thuy t đ ng h c phân t c c u t o t ể

ự

ử

ng tác (l c hút và l c đ y phân t );

ế ộ ử các phân t ; ừ ộ ử luôn chuy n đ ng không ng ng; ự ươ ử ươ ng tác v i nhau b ng l c t t ộ

ớ ể

ằ ủ

ử

ự ẩ ệ ộ ủ ậ

ộ ậ + V t ch t đ + Các phân t + Các phân t ậ ố +V n t c trung bình chuy n đ ng c a các phân t

ớ càng l n thì nhi

t đ c a v t càng cao;

ố ượ

ử ố

2. Kh i l

ng phân t

ố s mol – s Avogadro:

(cid:0)

ố ượ

ủ

ử

+ Kh i l

ộ ng c a m t phân t

(hay nguyên t ): m =

ố ượ

ử

Trong đó:

là kh i l

ng c a m t mol nguyên t

AN (hay phân t );

ộ ọ

ố

m

ố ượ

ố

ớ

ủ ậ

, v i m là kh i l

+ s mol: n =

=

ng c a v t đang xét.

(cid:0)

ậ ơ ả ủ

ị

+ (cid:0) ử ủ + NA = 6,02.1023 mol1 : g i là s Avogadro N N A ệ ọ t h c:

3. Ba đ nh lu t c b n c a nhi

ị

ậ

ậ ề

ị

đ nh lu t v quá trình đ ng nhi

ệ

ẳ

ẳ ể

ệ ; t ủ

ố ủ

ộ ượ

ấ

ị

t, tích s c a áp su t và th tích c a m t l

ộ ng khí xác đ nh là m t

ệ

ẳ

ộ ượ

ủ

ấ

ỉ ệ

ị

a. Đ nh lu t Boyle – Mariotte: + Trong quá trình đ ng nhi ố ằ h ng s ; + Trong quá trình đ ng nhi

ể t, áp su t và th tích c a m t l

ng khí xác đ nh t l

ớ ị ngh ch v i

nhau;

ể

Bi u th c:

ứ pV = const; hay p1V1 = p2V2 .

ị

ị đ nh lu t v quá trình đ ng tích:

ậ ề ấ

ẳ

ẳ ệ ộ

ộ ượ

ệ ố ủ t đ tuy t đ i c a m t l

ị ng khí xác đ nh luôn t l

ỉ ệ

ậ

ố ủ

ươ

ẳ

ấ

ệ ộ

ộ ượ

ậ b. Đ nh lu t Charles: + Trong quá trình đ ng tích, áp su t và nhi ớ thu n v i nhau; + Trong quá trình đ ng tích, th

ng s c a áp su t và nhi

ệ ố ủ t đ tuy t đ i c a m t l

ng khí xác

ố ị đ nh luôn là m t h ng s .

ứ

ể

Bi u th c:

= const hay

ộ ằ p T

p (cid:0) 1 T 1

p 2 T 2

ị

ậ

ậ ề

ẳ

ị đ nh lu t v quá trình đ ng áp:

ể

ệ ộ

ộ ượ

ệ ố ủ t đ tuy t đ i c a m t l

ị ng khí xác đ nh luôn t l

ỉ ệ

ậ

ố ủ

ươ

ẳ

ệ ộ

ộ ượ

c. Đ nh lu t Gay lussac: ẳ + Trong quá trình đ ng áp, th tích và nhi ớ thu n v i nhau; +Trong quá trình đ ng áp, th

ể ng s c a th tích và nhi

ệ ố ủ t đ tuy t đ i c a m t l

ng khí xác

ộ ằ

ố ị đ nh luôn là m t h ng s .

ứ

ể

Bi u th c:

= const hay

V T

V (cid:0) 1 T 1

V 2 T 2

ươ

ạ

(còn đ

c g i là ph

ng trình Clapeyron)

4. Ph

ng trình tr ng thái khí lí t

ng:

(cid:0)

= const hay

ưở pV T

ượ ọ Vp 1 1 T 1

ươ Vp 2 2 T 2

ươ

Clapeyron – Mendeleev. pV = nRT

5. Ph

ng trình

1

ố Trong đó: n là s mol, R = 0,082 (

) = 8,31(

)

atm lit. K.mol

J mol.K

Ụ Ậ BÀI T P ÁP D NG

ượ ệ ừ ể ế ể ấ ẳ c nén đ ng nhi ấ th tích 8 lít đ n th tích 5 lít, áp su t tăng thêm 0,75atm. Tính áp su t ban t t

Bài 1: Khí đ ầ ủ đ u c a khí. ẫ ướ H ng d n: ạ Tr ng thái 2 : V2 = 5l; p2 = p1 + 0,75 ạ 1V1 = p2V2

3 và áp su t 1atm. Ng ấ

ộ ượ ườ ẳ ệ ớ Tr ng thái 1 : V1 = 8l; p1 ậ ị Theo đ nh lu t Boyle – Mariotte: p => 8p1 = 5(p1 + 0,75) => p1 = 1,25atm oC có th tích 1m ể 18 i ta nén đ ng nhi t khí t ấ i áp su t 3,5atm. ị

1V1 = p2V2 3

: V1 = 1m3; p1 = 1atm : V2 ; p2 = 3,5atm => (cid:0) V = ? ậ ≈ 0,285m ể ở Bài 2: M t l ng khí ể Tích th tích khí b nén. ạ Tr ng thái 1 ạ Tr ng thái 2 ị Theo đ nh lu t Boyle – Mariotte: p => 1.1 = 3,5V2 => V2 = 1:3,5 (cid:0) V = V1 – V2 = 0,715m3= 715dm3 = 715lít Th tích khí đã b nén: ị ẫ ọ ị ầ ữ ể ể L u ý:ư H c sinh tránh nh m l n gi a th tích khí b nén và th tích khí sau khi nén

oC. Tính th tích ệ ộ t đ 20 ẳ áp su t 25atm. Coi quá trình này là đ ng

ề ế ộ ớ ể ở i ta đi u ch khí hidro và ch a vào m t bình l n d ấ i áp su t 1atm nhi ể ạ ể ớ ỏ ấ ở ườ ả ấ ừ ướ ứ bình l n ra đ n p vào bình nh có th tích 20lít

t.ệ ướ Bài 3: Ng khí ph i l y t nhi H ng d n:

ẫ ạ ạ : V1 =?; p1 = 1atm; : V2 = 20l; p2 = 25atm. ệ ụ ẳ ậ ạ ị t, nên ta áp d ng đ nh lu t Boyle – Mariotte cho hai tr ng thái khí (1) và (2):

Tr ng thái 1 Tr ng thái 2 Vì quá trình là đ ng nhi p1V1 = p2V2 => 1.V1 = 25.20 => V1 = 500lít ể ầ ấ ở ớ ậ bình l n là 500lít. V y th tích khí c n l y

o=1atm và To= 273oC) đ n áp su t 2atm.

ổ ẳ ườ ệ ở ề ệ ẩ ế ấ t 3g khí hidro đi u ki n chu n (p ế i ta bi n đ i đ ng nhi ủ ượ ể ế ổ Bài 4: Ng Tìm th tích c a l ng khí đó sau khi bi n đ i.

m

o = n.22,4 = (cid:0)

ể ở ề ệ ẩ +Th tích khí hidro đi u ki n tiêu chu n: V .22,4 = 33,6 (lít)

ầ : po = 1atm; Vo = 33,6 lít; ạ ạ Tr ng thái đ u Tr ng thái sau: p = 2atm; V = ? ệ ậ ạ ị t, nên ta áp d ng đ nh lu t Boyle – Mariotte cho hai tr ng thái trên:

ươ ụ ể ng trình Clapeyron – Mendeleev:

ụ ẳ Vì đây là quá trình đ ng nhi pV = poVo <=> 2.V = 1.33,6 => V= 16,8lít. L u ýư : ta có th áp d ng ph m ≈ RT => 2.V = 1,5.0,082.273 => V 16,8lít. pV = nRT = (cid:0)

1 c a khí trong bóng đèn khi ch a sáng

ơ ở ứ ộ t đ t nhi ệ ộ 1 = 27oC và áp su t pấ 1, khi bóng đèn sáng, nhi ệ ộ ủ t đ c a khí ư ủ ấ ầ ướ

Bài 5: Mét èng thñy tiÕt diÖn ®Òu cã mét ®Çu kÝn, mét ®Çu hë. Trong èng cã giam mét cét kh«ng khÝ nhê cét thñy ng©n dµi 20cm. Khi ®Æt èng th¼ng ®øng, miÖng ë díi th× chiÒu dµi cét kh«ng khÝ lµ 48cm; khi ®Æt èng th¼ng ®øng miÖng ë trªn th× chiÒu dµi cét kh«ng khÝ lµ 28cm. T×m. a. ¸p suÊt khÝ quyÓn. b. ChiÒu dµi cét kh«ng khÝ khi èng n»m ngang. ệ Bài 6: M t bóng đèn đi n ch a khí tr trong bóng là t2 = 150oC và có áp su t pấ 2 = 1atm. Tính áp su t ban đ u p H ng d n: ạ ạ ẫ Tr ng thái 1: Tr ng thái 2: T1 = 300K; p1 = ? T2 = 423K; p2 = 1atm

2

ụ ậ ạ ẳ ị Vì đây là quá trình đ ng tích nên ta áp d ng đ nh lu t Charles cho hai tr ng thái (1) và (2): p1T2 = p2T1 => 423p1 = 300.1 => p1 = 0,71atm

oC thì áp su t tăng thêm ấ

ố ượ ộ ấ ầ ng khí tăng thêm 2 áp su t ban đ u. Tính ẳ Bài 7: Khi đun đ ng tích m t kh i l

1 180

ố ượ ầ ủ t đ ban đ u c a kh i l ng khí. ệ ộ nhi ướ H ng d n: ẫ ạ Tr ng thái 1 : T1= ?; p1;

ạ Tr ng thái 2: T2 = T1 + 2; p2 = p1 + ) p1 = p1(1 +

1 180

ậ ạ ẳ

1 180 ị

Vì quá trình là đ ng tích nên ta áp d ng đ nh lu t Charles cho hai tr ng thái khí (1) và (2):

1 = 360K hay t1 = 87oC, đây là giá tr c n tìm.

p1T2 = p2T1 => p1(T1 + 2) = p1(1 + )T1 ụ 1 180 ả ượ ị ầ Gi i ra ta đ c T

ơ ừ ế ấ ế ệ ộ t đ khí tr trong bóng đèn tăng t nhi t đ t t đ t ơ ệ ộ 1 = 15oC đ n nhi ệ ộ 2 = 300oC thì áp su t khi tr

ướ Bài 8: N u nhi tăng lên bao nhiêu l n?ầ ẫ H ng d n: ạ Tr ng thái 1 p1; ạ Tr ng thái 2: : T1= 288K; T2 = 573; p2 = kp1. ụ ạ ẳ Vì quá trình là đ ng tích, nên ta áp d ng đ nh lu t Charles cho hai tr ng thái khí (1) và (2):

1,99≈ p1T2 = p2T1 => 573p1 = 288.kp1 => k =

ế ầ ấ ậ ị 573 (cid:0) 288 ầ ậ 191 96 ấ ổ ấ V y áp su t sau khi bi n đ i g p 1,99 l n áp su t ban đ u.

ế ố ố ộ ừ t đ t ệ ộ 1 = 32oC đ n nhi ệ ộ 2 = 117oC, th tích kh i khí tăng ể ở ẳ ướ ế ố nhi t đ t ở c và sau khi giãn n . ướ Bài 9: M t kh i khí đem giãn n đ ng áp t thêm 1,7lít. Tìm th tích kh i khí tr H ng d n:

Tr ng thái 1: Tr ng thái 2: T1 = 305K; T2 = 390K V1 V2 = V1 + 1,7 (lít) ẫ ạ ạ => V1, V2 =? ẳ ụ ạ

1 = 6,1 lít;

2 = V1 + 1,7 = 7,8lít.

ướ ế ổ ượ ượ ế ậ ị Vì đây là quá trình đ ng áp, nên ta áp d ng đ nh lu t Gay lussac cho hai tr ng thái (1) và (2): V1T2 = V2T1 => 390V1 = 305(V1 + 1,7) => V1 = 6,1lít V y ậ c khi bi n đ i là V ng khí tr ổ ng khí sau khi bi n đ i là V ể + th tích l ể + th tích l

oC, sau khi đun nóng đ ng áp, kh i l

ệ ộ ố ượ ẳ ủ ở t đ 27 ố ng riêng c a kh i ế ệ ộ ủ ể nhi t đ c a khí sau khi nung. ướ Bài 10: Có 24 gam khí chi m th tích 3lít khí là 2g/l. Tính nhi ẫ H ng d n: ạ Tr ng thái 1 T1 = 273 + 27oC = 300K; : V1 = 3lít;

m

ạ Tr ng thái 2: V2 = = 12lít; T2 = ? (cid:0)

ụ ậ ạ ẳ

2 = T2 – 273 = 927oC

ổ ượ ệ ộ ế ậ ị Vì đây là quá trình đ ng áp, nên ta áp d ng đ nh lu t Gay lussac cho hai tr ng thái (1) và (2): V1T2 = V2T1 => 3T2 = 12.300 => T2 = 1200K ng khí là t V y nhi t đ sau khi bi n đ i l

oC và áp su t 0,5at và có th tích 1,8lít. H i khí đó là khí ể

ố ượ ở ệ ộ ấ ỏ ộ ng 1 gam nhi t đ 27

ướ ẫ ấ Bài 11: M t ch t khí có kh i l gì? H ng d n: ươ ụ Ta áp d ng ph ng trình Clapeyron – Mendeleev:

pV = nRT <=> 0,5.1,8 = n.0,084.300 => n = mol

1 28

3

m

ặ M t khác: n = => (cid:0) = = 28g (cid:0)

m n

ơ ậ v y khí đó là khí nit

oC, ng

ở ấ ườ ế ẳ ố ệ ộ áp su t 3at, nhi i ta đun nóng đ ng áp kh i khí đ n 10 lít. Bài 12:Cho 10g khí oxi t đ 10 c khi đun nóng; ố ố ể 1. Tính th tích kh i khí tr ệ ộ 2. Tính nhi ướ t đ kh i khí sau khi đun nóng. ướ ố c khi đun nóng. H ng d n: 1. Tìm th tích kh i khí tr ươ ướ ng trình Clapeyron – Mendeleev: ẫ ể ụ Ta áp d ng ph m 2,48 (lít) RT1 => 3V1 = .0,084.283 => V1 (cid:0) p1V1 = (cid:0)

10 32

ố

ệ ộ 2 c a kh i khí sau khi đun nóng. 2. Tính nhi ạ ạ ủ : p1 = 3at; V1 = 2,48lít; T1 = 283K : p2 = p1 ; V2 = 10lít; T2 =? ổ ừ ạ ế ụ ạ ẳ ị t đ T Tr ng thái 1 Tr ng thái 2 Vì quá trình bi n đ i t ậ tr ng thái (1) sang tr ng thái (2) là quá trình đ ng áp, nên ta áp d ng đ nh lu t Gay lussac: V1T2 = V2T1 => 2,48T2 = 10.283 => T2 = 1141K => t2 = 868oC

2 = 4lít, tính nhi

ấ Bài 13: Có 40 g khí ôxi, th tích 3 lít, áp su t 10at. ố t đ c a kh i khí. ở ẳ ế ể ệ ộ ố ể ệ ộ ủ 1. Tính nhi ố 2. Cho kh i khí trên giãn n đ ng áp đ n th tích V ở t đ kh i khí sau khi dãn n . ẫ ướ

ươ H ng d n: 1. Tìm T1 ụ Ta áp d ng ph ng trình Clapeyron – Mendeleev:

m

.0,084.T1 => T1 (cid:0) RT1 => 3.10 = 285,7K => t1 = 12,7oC

40 32 ố

p1V1 = (cid:0) ệ ộ 2 c a kh i khí sau khi đun nóng. 2. Tính nhi ạ ạ ủ : p1 = 10at; V1 = 3lít; T1 = 285,7K : p2 = p1 ; V2 = 4lít; T2 =? ổ ừ ạ ế ụ ạ ẳ ị t đ T Tr ng thái 1 Tr ng thái 2 Vì quá trình bi n đ i t ậ tr ng thái (1) sang tr ng thái (2) là quá trình đ ng áp, nên ta áp d ng đ nh lu t Gay lussac: V1T2 = V2T1 => 3T2 = 4.285,7 => T2 (cid:0) 381K => t2 = 108oC

oC và áp su t 4at. Áp su t s thay đ i nh th nào n u

ứ ộ ở ư ế ấ ẽ ế ấ ổ ố ượ 27 kh i l ng khí Bài 14: M t bình ch a khí nén

1 4

oC.

ệ ộ ả ố t đ gi m xu ng còn 12 ướ ẫ ươ trong bình thoát ra ngoài và nhi H ng d n: ụ Ta áp d ng ph ng trình Clapeyron – Mendeleev:

p1V = n1RT1; p2V = n2RT2.

2T1 =

ừ T đó ta suy ra: p p1T2

n n

2 = m1

ố ượ Vì kh i l ng khí thoát ra ngoài => m m1 = m1 => n2 = n1

1 4

3 4

1 4

2 =

ượ 4.285 = 2,85at Thay vào ta đ c: 300p

ủ ể ể ướ ng khí có th tích là 10 lít. Tính th tích c a khí đó d ấ i áp su t

3 4 4N/m2 m t l

ệ ộ ủ ư ộ ượ ạ ế t đ c a hai tr ng thái trên là nh nhau. ấ t nhi ẫ

ướ ạ ạ ướ Bài 15: D i áp su t 10 5.104N/m2. Cho bi H ng d n: Tr ng thái 1: Tr ng thái 2: p1 = 104N/m2; V1 = 10lít; p2 = 5.104N/m; V2 = ?

4

ụ ậ ị ế ổ ạ ệ ẳ ạ t, nên ta áp d ng đ nh lu t Boyle – Mariotte cho hai tr ng

ể ấ ấ ở ấ ộ i áp su t 20at. Cho th tích ch t khí khi ta m nút ệ ộ ủ ấ ổ ứ t đ c a khí là không đ i và áp su t khí quy n là 1at. ướ Vì quá trình bi n đ i tr ng thái là quá trình đ ng nhi thái (1) và (2) p2V2 = p1V1 => 5.104V2 = 104. 10 => V2 = 2lít ướ ộ Bài 16: M t bình có dung tích 10 lít ch a m t ch t khí d ể bình. Coi nhi H ng d n:

ẫ ạ ạ ệ ậ ạ ị t nên ta áp d ng đ nh lu t Boyle – Mariotte cho hai tr ng thái (1) và (2): Tr ng thái 1: p1 = 20at; V1 = 10 lít Tr ng thái 2: p2 = 1at; V2 = ? ụ ẳ Vì đây là quá trình đ ng nhi p2V2 = p1V1 => 1.V2 = 20.10 => V2 = 200lít

oC, bi

ở ế ấ ủ ượ 30 t áp su t c a l ng khí này ở oC là 700mmHg. Bi 0 tế ượ ng khí hidro ổ ấ ủ ng khí đ không đ i. ể ướ ộ ượ Bài 17: Tính áp su t c a m t l ữ th tích c a l c gi H ng d n:

ủ ượ ẫ ạ ạ T2 = 303K Tr ng thái 1: p1 = 700mmHg; T1 = 273K Tr ng thái 2: p2 = ? ẳ ạ ậ 777mmHg ị Vì đây là quá trình đ ng tích nên ta đ nh lu t Charles cho hai tr ng thái (1) và (2): p2T1 = p1T2 => 273p2 = 700.303 => p2 (cid:0)

ứ ấ ệ ộ ủ ổ t đ c a khí không đ i. Tính ế ế ấ i áp su t 30atm. Coi nhi ể ấ ấ ộ ướ t áp su t khí quy n là 1,2atm. ể ướ Bài 19: M t bình có dung tích 10lít ch a m t ch t khí d ở th tích c a ch t khí n u m nút bình, bi H ng d n:

ộ ủ ẫ ạ ạ : p1 = 30atm; V1 = 10lít p2 = 1,2atm; V2 = ? ậ ạ ị ụ ệ ẳ t, nên ta áp d ng đ nh lu t Boyle – Mariotte cho hai tr ng thái (1) và (2)

ấ ấ ẳ ệ Tr ng thái 1 Tr ng thái 2: Vì đây là quá trình đ ng nhi p2V2 = p1V1 <=> 1,2V2 = 30.10 => V2 = 250lít ệ ữ ố ượ ệ ứ ng riêng và áp su t ch t khí trong quá trình đ ng nhi t: ướ ẫ Bài 20: Tìm h th c liên h gi a kh i l H ng d n: ệ ụ ậ ạ ị ẳ t, nên ta áp d ng đ nh lu t Boyle – Mariotte cho hai tr ng thái (1) và (2): Vì đây là quá trình đ ng nhi p2V2 = p1V1

m

1 =

2 p

ượ v i Vớ thay vào ta đ c: p và V2 = = p1 (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

p

(cid:0) Hay (cid:0) (cid:0)

3 không khí vào trong qu bóng đó. Bi ấ

ả ộ ế ằ ứ ơ ỗ ầ ấ 1=1atm vào m t qu bóng có dung tích bóng không đ i là V=2,5l. M i l n ở áp ổ c khi b m bóng ch a không khí t r ng tr c 125cm ệ ộ ướ ầ ả ổ ơ ả t đ không đ i. Tính áp su t bên trong qu bóng sau 12 l n b m.

1 ơ Bài 21: B m không khí có áp su t p ư ượ ơ b m ta đ a đ ấ su t 1atm và nhi ướ H ng d n:

ầ ằ ấ ơ

ẫ ậ ạ ạ ả V1 = V2 + 12.0,125(l) = 4 lít V2 =2,5(l). ụ ậ ạ ị ấ Nh n xét: ban đ u áp su t không khí trong qu bóng b ng áp su t khí b m ngoài vào. Tr ng thái 1: p1 = 1atm; Tr ng thái 2: p2 = ? ệ ẳ Vì đây là quá trình đ ng nhi t nên ta áp d ng đ nh lu t Boyle – Mariotte cho hai tr ng thái (1) và (2). p2V2 = p1V1 <=> 2,5p2 = 4.1 => 1,6atm.

ấ ộ ể ủ ẳ ấ ầ 0 ở oC có áp su t pấ o. C n đun nóng đ ng tích ch t khí lên bao nhiêu đ đ áp su t c a nó tăng ấ Bài 22: Ch t khí lên 3 l n.ầ p1 = po; ạ ạ Tr ng thái 1: T1 = 273K; Tr ng thái 2: T2 =? ẳ p2 = 3po. ậ ụ ạ ị Vì đây là quá trình đ ng tích, nên ta áp d ng đ nh lu t Charles cho hai tr ng thái (1) và (2): p1T2 = p2T1 <=> poT2 = 3poT1 => T2 = 3T1 = 819K => t2 = 546oC ươ ụ ữ ụ ậ ươ ng trình ế ng trình Clapeyron – Mendeleev n u không hi u thì áp d ng ph ề ề ằ ộ ạ ể ẩ ư ạ ươ ư ệ L u ý: Nh ng bài t p áp d ng ph tr ng thái (ph ng trình Clapeyron) b ng cách đ a m t tr ng thái v đi u ki n chu n.

Ộ Ố Ậ Ự Ả M T S BÀI T P T GI I

5

ệ ừ ể ế ể ẳ c nén đ ng nhi ấ ấ th tích 6lít đ n th tích 4lít, áp su t khí tăng thêm 0,75atm. Tính áp su t t t

oC,

ấ ủ ộ ượ ở ng khí hiđrô ở oC là 700mmHg. Tính áp su t c a m t l 0 ng khí đó 30 ế ộ ượ ấ ủ t áp su t c a m t l ữ ượ ủ c gi t th tích c a khí đ ấ ổ không đ i. ầ ấ ủ ộ ể ấ ầ 0 ở oC có áp su t pấ o. C n đun nóng ch t khí lên bao nhiêu đ đ áp su t c a nó tăng lên 3l n. ượ Bài 23: Khí đ ầ ủ ban đ u c a khí. ế Bài 24: bi ể bi Bài 25: Ch t khí

oC thì áp su t tăng thêm ấ

oC bao nhiêu l n?ầ

oC. H iỏ

3 khí hiđrô

3 h n h p khí đ t d

3 và áp su t tăng lên 15l n. Tính nhi

oC. t đ c a h n h p khí

ể ẳ ộ ố ệ ộ ấ t đ tăng 1 ầ áp su t ban đ u. Bài 26: Khi đun nóng đ ng tích m t kh i khí đ nhi 1 360 ệ ộ ẳ ế ượ ệ ộ ầ ủ ế ố t đ t thì kh i ng khí trên đ n nhi ợ ủ 7 ệ ộ ủ ở oC. Sau khi đun nóng đ ng áp l t đ t c a khí. ở ủ ố ượ nhi ệ ộ t đ ng riêng c a khí trong phòng ơ ớ ủ ấ ủ ố ượ ư ệ ộ t đ 42 ắ ề ệ ộ ở nhi ế t đ 27 i ta đi u ch 40cm áp su t 750mmHg và nhi ể ệ ộ ủ ượ ng khí trên ợ ấ ủ t đ 17 ỗ i áp su t 1atm và nhi ố ấ ở ấ oC là bao nhiêu?. ố ướ ầ ệ ộ t đ 47 ợ ệ ộ ủ ỗ

ủ ệ ộ t đ 27 ỗ ầ ự ệ

3. Tính th tích c a khí

oC và th tích 76cm ể

ộ ượ ệ ộ ở ề ủ ể ấ ng khí có áp su t 750mmHg, nhi ệ đi u ki n t đ 27

oC và 800mmHg.

2 y t

ấ ạ ủ ể ể ố i 30

oC và 765mmHg. Hãy tìm kh i l

ố ượ ủ ấ ủ ở 5ở oC và 760mmHg. Tính th tích c a kh i O ẩ ệ đi u ki n chu n. ố ượ ng 2,71g khí đó ng mol c a khí 18

oC. Kh i l

oC và áp su t 3at. N u n a kh i l

0 = 105N/m2. ở ề ị

ấ ơ ỗ ỉ ố ượ ở ề ủ ệ t m i khi lên cao thêm 10m áp su t khí 3. ế ng riêng c a khí ẩ đi u ki n chu n là 1,29kg/m ủ ỉ ệ ộ t đ trên đ nh núi là 2 ng riêng c a không khí trên đ nh núi. ố ượ ỉ ấ ử ứ ế ạ ở ỏ ng khí thoát ra kh i bình và hình h nhi ệ ộ t đ 27 ạ ố i có áp su t bao nhiêu? t đ ban đ u c a khí. Tính nhi ể Bài 27: Có 12g khí chi m th tích 4lít lu ng riêng c a khí là 1,2g/l. Tính nhi Bài 28: Coi áp su t c a khí trong và ngoài phòng là nh nhau. Kh i l 27oC l n h n kh i l ng c a khí ngoài sân n ng ườ ệ Bài 29: Trong phòng thí nghi m ng ấ ở áp su t 720mmHg và nhi th tích c a l ơ ố ộ ộ Bài 30 : Trong xilanh c a m t đ ng c đ t trong có 2dm ỉ ợ ỗ Pittông nén xu ng làm cho h n h p khí ch còn 0,2dm nén. oC và áp su t 1atm vào bình ộ ư ượ ấ ở nhi Bài 31 : Pittông c a m t máy nén sau m i l n nén đ a đ c 4lít khí oC. Tính áp su tấ 3. Khi pittông đã th c hi n 1000l n nén và nhi ệ ộ ầ ể ứ ch a khí có th tích 3m t đ khí trong bình là 42 ủ c a khí trong bình sau khi nén. Bài 32 : M t l chu n.ẩ ố ộ 2 có th tích 30dm Bài 33 : M t kh i O ở ề ể Bài 34 : Tìm th tích c a 4g O ộ Bài 35 : 1,29lít m t ch t khí có kh i l đó. Bài 36 : Đ nh Phăngxipăng trong dãy Hoàng Liên S n cao 324m, bi ả ể quy n gi m 10mmHg và nhi ố ượ Tính kh i l ộ Bài 37: M t bình ch a khí oC thì khí còn l xu ng 17 ệ ộ ể ấ ấ Cho áp su t khí quy n p t đ không khí.

ầ ấ ủ ể ế ố ổ ẳ ố ệ ộ t đ bao nhiêu đ piston tr v v trí ban đ u. ể ệ ừ ể th tích 10 lít đ n th tích 40 lít thì áp su t c a kh i khí thay đ i nh th ư ế a. Tính nhi ầ b. C n nung không khí đ n nhi t t ế Bài 38: a. Dãn kh i khí đ ng nhi nào? ể ấ ị ườ ẳ ệ ớ ng khí xác đ nh có th tích 250l và áp su t 2atm. Ng i ta nén đ ng nhi t khí t ấ i áp su t b. M t l

oC và d

ộ ể ấ ề i ta đi u ch khí hiđro và ch a vào m t bình l n d ể ạ ướ ệ ộ bình l n ra đ n p vào m t bình nh có th tích 50 lít d t đ không thay đ i. ộ ượ ể 6atm. Tính th tích khí nén. ườ Bài 39: a. Ng ừ t ơ ắ ở ế ộ ứ ấ ở ớ ướ ứ ấ ể i áp su t 22,5atm. Coi nhi ệ ộ oC và áp su t 2,5atm. N u đem bình ph i n ng ả ấ i áp su t 2,5atm. Tính th tích khí ph i l y ổ nhi ệ ộ t đ ỏ ớ b. M t bình kín ch a khí Ôxi nhi ủ ộ ấ ộ ứ ấ ấ 37 Khi đèn cháy sáng, áp su t khí ướ ệ ộ ế t đ 7 370C thì áp su t trong bình là bao nhiêu? Coi th tích c a bình không thay đ i. ể ổ ơ ở Bài 40: a. M t bóng đèn dây tóc ch a khí tr ổ ể trong đèn là 5atm. Coi th tích đèn là không đ i. Tính nhi

oC thì áp su t tăng thêm ấ

ẳ ộ ố ấ ớ b. Khi đun nóng đ ng tích m t kh i khí tăng thêm 5 ầ so v i áp su t ban đ u. i áp su t 1,7atm. t đ trong đèn khi cháy sáng . 1 90

ể ổ Tính nhi Bài 41: Bi ng khí là không đ i. ấ ở 273 ế ả ầ ấ t đ nào đ áp su t tăng lên 3 l n. ấ a. Ch t khí ấ b. Ch t khí ị ấ ủ ấ ộ ể ấ ủ ệ ộ ấ ng khí ch a trong m t bình kín, n u áp su t c a khí tăng thêm 0,4% áp su t ể ộ ổ ầ ầ ủ ệ ộ ố t đ ban đ u c a kh i khí. ộ ượ ủ ế t th tích c a m t l ở oC có áp su t 5atm. Tìm áp su t c a khí oC. 0 ở oC có áp su t pấ o. Ph i đun nóng ch t khí đ n nhi 0 ế ứ ệ ộ ủ ượ t đ c a l c nung nóng lên 1 đ . Coi th tích là không đ i. Bài 42: Xác đ nh nhi ượ ban đ u khi khí đ

Ự Ế Ộ Ộ N I NĂNG VÀ S BI N THIÊN N I NĂNG

6

ạ ồ ộ ử ử ộ ng bao g m đ ng năng phân t (do các phân t ộ ể chuy n đ ng ệ ộ : N i năng c a v t là d ng năng l 1. N i năng ử ươ ế t t) và th năng phân t nhi ủ ậ ử (do các phân t ượ ớ ng tác v i nhau)

T ộ ph thu c vào nhi ộ ộ ế U = Wđpt + Wtpt đpt (cid:0) V ệ ộ ử ụ t đ : W tpt (cid:0) ph thu c và th tích: W ể t đ và th tích: U = f(T;V) Đ ng năng phân t ử ụ Th năng phân t ậ ộ ụ ộ ế

+ N u Uế + N u Uế ộ => do v y n i năng ph thu c vào nhi ộ * Đ bi n thiên n i năng: 2 > U1 => (cid:0) U > 0: N i năng tăng 2 < U1 => (cid:0) U < 0: N i năng tăng

ự ể ự ệ ể ệ ượ ừ ộ ng t n i năng sang ơ ượ ể ệ ộ (cid:0) U = U2 – U1 ộ ộ ế ổ ộ 2. Các cách làm bi n đ i n i năng: ệ a. Th c hi n công: ạ ự ự + Ngo i l c (masat) th c hi n công đ th c hi n quá trình chuy n hoá năng l ng khác: c năng thành n i năng; ạ d ng năng l ể ự ệ ế ậ ộ ổ ộ v t này sang v t khác. ừ ậ ế ề ệ ộ ề quá trình truy n năng l ệ ượ ng: t l c. Nhi ộ ổ ổ + Là quá trình làm thay đ i th tích (khí) làm cho n i năng thay đ i. ệ Là quá trình làm bi n đ i n i năng không thông qua th c hi n công. Đây là ề b. Quá trình truy n nhi t: ộ ượ ng (n i năng) t ổ ầ Là ph n n i năng bi n đ i trong quá trình truy n nhi t. Q = (cid:0) U ủ

ủ ậ ằ ổ ậ ượ ậ ệ ượ t l ng và công mà v t nh n đ c. ể ệ ộ ủ ơ truy n t Nhi ộ ơ ề ừ ậ ể ấ ả ể ự ọ ệ ộ t đ ng l c h c: 3. Các nguyên lí c a nhi ự ọ ệ ộ t đ ng l c h c: a. Nguyên lí I nhi ộ ế Phát bi u:ể Đ bi n thiên n i năng c a v t b ng t ng nhi ộ ứ : (cid:0) U = A + Q Bi u th c ứ b. Nguyên lí th II c a nhi ể ủ * Cách phát bi u c a Clausius: ủ ể *Cách phát bi u c a Carnot: ự ọ t đ ng l c h c. ệ t không t ệ Đ ng c nhi ự t không th chuy n hoá t ậ v t sang v t nóng h n. t c nhi ệ ượ t l ng thành công c ơ h c.ọ

Ề Ệ BÀI TOÁN TRUY N NHI T D ng ạ ươ Ph ng pháp: ủ ề ậ ệ ứ ể ng to ra và thu vào c a các v t trong quá trình truy n nhi t thông qua bi u th c: Q = mc(cid:0) ệ ượ ả t l ả t nóng ch y Q = ằ ệ ng trình cân b ng nhi ơ t hóa h i: Q = Lm toả = Qthu ầ ủ

l m ; Nhi ệ t: Q ng theo yêu c u c a bài toán.

(cid:0) (cid:0) ố ớ ậ ả ệ L u ý:ư ị + Xác đ nh nhi ệ t và Nhi ươ ế t ph +Vi ạ ượ ị + Xác đ nh các đ i l ệ ố ớ ậ đ i v i v t thu nhi t thì t thì t = ts tt còn đ i v i v t to nhi t = tt – ts

CÁC BÀI TOÁN ÁP D NGỤ

oC. Ng ườ ệ ộ ủ ướ t đ c a n

ộ nhi ớ ắ ầ ế ứ ng 0,5kg ch a 0,118kg n ệ ộ ượ c đun nóng t i nhi ệ ộ ướ ở t đ 20 c oC. Xác đ nh nhi ị t đ 75 ộ ả i ta th vào bình m t c khi b t đ u có ố ượ ng 0,2kg đã đ

ủ ướ ệ ệ c là 4180J/kgK; và nhi t dung Bài 43: M t bình nhôm có kh i l ố ượ ắ mi ng s t có kh i l ằ ệ ự s cân b ng nhi t. ế t nhi Cho bi ủ ự ệ ỏ ệ t dung riêng c a nhôm là 920J/kgK; nhi t dung riêng c a n ườ ề ng xung quanh. t ra môi tr ướ riêng c a s t là 460J/kgK. B qua s truy n nhi H ng d n: ệ ằ t. ủ ắ ằ ủ ắ ẫ ọ G i t là nhi ệ ượ t l Nhi ệ ộ t đ lúc cân b ng nhi ả ng c a s t to ra khi cân b ng: Q1 = mscs(75 – t) = 92(75 – t) (J) ủ ướ ằ ệ Nhi ệ ượ t l ng c a nhôm và n c thu vào khi cân b ng nhi t:

toả = Qthu

ươ ệ ụ Áp d ng ph Q2 = mnhcnh(t – 20) = 460(t – 20) (J) Q3 = mncn(t – 20) = 493,24(t – 20) (J) ng trình cân b ng nhi t: Q

ằ 92(75 – t) = 460(t – 20) + 493,24(t – 20) <=> 92(75 – t) = 953,24(t – 20) ả ượ Gi i ra ta đ c t 24,8≈

7

oC. Ng i ta th ng k . Xác đ nh nhi

ồ ệ ộ ộ ng k b ng đ ng thau có kh i l t đ 8,4 ế ườ ị ộ nhi ệ ượ t l ả ệ t i nhi ằ ủ ướ ở c oC vào nhi oC. ủ ồ ế ố ượ ng 192g đã đun nóng t ế t nhi t ra môi tr ứ ng 128g ch a 210g n ệ ộ ớ t đ 100 ệ ự ệ ộ t là 21,5 t đ khi có s cân b ng nhi ệ ườ t dung riêng c a đ ng thau là 128J/kgK và t nhi ng xung quanh và bi ệ ượ ế ằ t l Bài 44: M t nhi ạ ố ượ ế m t mi ng kim lo i có kh i l ạ ế dung riêng c a mi ng kim lo i, bi ệ ề ự ỏ B qua s truy n nhi c là 4180J/kgK. ủ ướ c a n ướ H ng d n: ủ ế ạ ằ ả ệ ẫ Nhi ệ ượ t l ng to ra c a mi ng kim lo i khi cân b ng nhi t là:

ằ ệ Nhi ệ ượ t l c khi cân b ng nhi t là:

toả = Qthu

ươ ệ ằ ụ Áp d ng ph Q1 = mkck(100 – 21,5) = 15,072ck (J) ướ ủ ồ ng thu vào c a đ ng thau và n Q2 = mđcđ(21,5 – 8,4) = 214,6304 (J) Q3 = mncn(21,5 – 8,4) =11499,18 (J) ng trình cân b ng nhi t: Q 15,072ck = 214,6304 + 11499,18

oC vào m t nhi

oC. B qua s trao đ i nhi ự ủ ướ

ợ ở i ta th m t mi ng h p kim chì và k m có kh i l nhi ẽ ậ ố ượ t đ cho v t nóng thêm 1 ế ộ ướ ở 14 c ằ ệ ộ t nhi ệ ớ ỏ ườ ệ t v i môi tr ệ ộ ệ ượ t đ 136 ng 50g ng t l oC) là 5J/K ch a 100g n oC. Xác đ nhị ứ ự ệ ắ ầ t đ khi b t đ u có s cân b ng nhi t trong ủ t dung riêng c a chì là ng bên ngoài và nhi ả ượ k = 777,2J/kgK. i ra ta đ Gi c c ườ ế ả ộ Bài 45: Ng ệ ầ ệ ượ ế ng c n thi t l k có nhi t dung (nhi ủ ố ượ ế ẽ ng c a chì và k m trong mi ng h p kim trên, bi kh i l ế ệ ượ nhi ng k là 18 t l ủ ẽ 126J/kgK, c a k m là 337J/kgK và c a n ế ể ợ ổ c là 4180kgK.

oC vào trong 2kg n

ộ ạ c ướ ở ng 500g ệ ệ ộ ườ Bài 46: Ng ệ ộ t đ 15 nhi ố ượ ả ặ ườ i ta nhúng m t qu n ng kim lo i có kh i l oC. N c nóng lên bao nhi u đ , b qua s truy n nhi ề ề ở nhi t ra môi tr t đ 100 ng bên ngoài. ộ ỏ ủ ế ệ ạ ệ ủ ướ ự t dung riêng riêng c a kim lo i trên là 368J/kgK và nhi ướ t nhi Cho bi t dung riêng c a n c là

oC đ ng trong thùng s t n ng 1,5kg.

oC đ n 100 ế ự s = 460J/kgK.

n = 4200J/kgK và c a s t là c

ắ ặ ệ ượ t l ướ ừ c t 15 ủ ắ ế ể t đ đun nóng 5kg n c là c ự ẩ ở ệ ườ ệ ng 150 J. khí n ra th c hi n công 50 J đ y pittông lên. ầ ng c n thi ủ ướ t dung riêng c a n ề i ta truy n cho khí trong xilanh nhi ệ ượ t l ủ

0C. Tính nhi

0C.

ố ượ ệ ộ ể ầ ấ ng 0,5kg t đ 20 nhi ệ ượ t l ng c n cung c p đ nó tăng lên 50 ủ 4200J/kgK Bài 47: Tính nhi ế t nhi Cho bi Bài 48: Ng ộ ộ ế Đ bi n thiên n i năng c a khí là: A. 200 J. B. 100 J. C. – 100 J. D. – 200 J. Bài 49: M t bình nhôm kh i l Bi ộ t nhung c a nhôm là 0,92.10 ở 3J/kg.K ệ ế t nhi A. 23,0. 103J D. 9,2. 103J

ườ C. 13,8. 103J ự ặ ằ ấ ấ i ta cung c p m t nhi ạ ộ ế ộ ớ ữ ộ B. 32,2. 103J ở ộ ệ ượ ộ ng 1,5 J cho ch t khí đ ng trong m t xilanh đ t n m ngang. Khí n ra t l ế ự t l c ma sát gi a pittông và xilanh có đ l n 20 N. Tính đ bi n thiên n i năng Bài 50: Ng ộ ẩ đ y pittông đi m t đo n 5 cm. Bi ủ c a khí A. (cid:0) U = 0,5 J D. (cid:0) U = 0,5 J

ộ ế ủ ế B. (cid:0) U = 2,5 J ể C. (cid:0) U = 2,5 J ộ ệ i ta th c hi n công 1000 J đ nén khí trong m t xilanh. Tính đ bi n thiên c a khí, bi ề t khí truy n ườ ự ng xung quanh nhi ng 400 J ? Bài 51: Ng ườ ra môi tr A. (cid:0) U = 600 J

ự ệ ấ ở C. (cid:0) U = 1400 J ệ ượ t l D. (cid:0) U = 600 J ẩ ng 110 J. Ch t khí n ra th c hi n công 75 J đ y ệ ượ t l B. (cid:0) U = 1400 J ạ ườ i ta truy n cho khí trong xilanh l nh nhi ộ ượ ộ ng là : ề Bài 52: Ng ủ pittong lên. N i năng c a khí bi n thiên m t l ế B. 35 J A. 35 J C. 185 J

0C. Tính nhi

0C.

ố ượ ệ ộ ể ấ D. 185 J ầ ng 0,5kg nhi t đ 20 ệ ượ t l ng c n cung c p đ nó tăng lên 50 ủ Bài 53: M t bình nhôm kh i l Bi ộ t nhung c a nhôm là 0,92.10 ệ ế t nhi A. 13,8. 103J C. 23,0. 103J D. 32,2. 103J

3 và n i năng bi n thiên 1280J. Nhi ế

5Pa.

ộ ệ ượ t l ề ng đã truy n cho khí ở 3J/kg.K B. 9,2. 103J ể ở ẳ ị ế t quá trình là đ ng áp ấ áp su t 2.10 Bài 54: Khí khi b nung nóng đã tăng th tích 0,02m là bao nhiêu? Bi A. 2720J. B. 5280J. C. 4000J. ạ ể ừ ơ ượ D ng: đ bi n thiên n i năng trong quá trình chuy n hoá năng l D. 2789J. ộ c năng thành n i năng. ng t ộ ộ ế ủ ơ ị (cid:0) W ậ ả ể ị ượ ộ ế ộ ế ằ ộ ộ ế + Xác đ nh đ bi n thiên c a c năng + Theo đ nh lu t b o toàn và chuy n hoá năng l ủ ng thì đ bi n thiên n i năng b ng đ bi n thiên c a ơ c năng: (cid:0) U = (cid:0) W

8

Ậ BÀI T P ÁP D NG Ụ ố ộ ượ ả ng 100g r i t đ cao 10 xu ng sân và n y lên cao đ ộ ế c 7m. Hãy tính đ bi n ộ ả ố ượ ặ ướ ạ ố

2 = Wt2 = mgh2.

1 = Wt1 = mgh1; ứ ấ ặ

ế ả ả ạ ơ ừ ộ ả Bài 48: M t qu bóng có kh i l ủ thiên n i năng c a qu bóng, m t sân và không khí. H ng d n: ọ ơ ơ ộ ế ủ ơ ộ ế ả ộ ẫ ặ i m t sân. Ch n g c th năng t ầ + C năng qu bóng lúc đ u: W ầ + C năng qu bóng sau l n va ch m th nh t: W ủ Đ bi n thiên n i năng c a qu bóng, m t sân và không khí chính là đ bi n thiên c a c năng qu ả bóng:

ả ơ ừ ộ ặ ả ộ ọ (cid:0) U = (cid:0) W = mg(h1 – h2) = 0,1.10.3 =3 (Joule) ố ượ c th r i t đ cao 1,7m xu ng m t sân, sau đó viên bi n y lên ộ ượ ơ Bài 49: M t hòn bi thép có tr ng l ớ ộ t i đ cao 1,25m. Tính l ượ ng 0,8N đ ể ng c năng đã chuy n hoá thành n i năng.

Ệ Ộ Ọ Ự Ụ Ạ D NG: ÁP D NG CÁC NGUYÊN LÍ NHI T Đ NG L C H C

5Pa. Sau khi đun nóng đ ng áp khí n ra và có th tích là

ệ ộ ự ọ 1.. Nguyên lí I nhi ổ ậ ượ ậ ệ ượ t l ng và công mà v t nh n đ c. ủ ậ ằ (cid:0) V ể ệ (cid:0) V = 0 => (cid:0) U = Q ệ ộ ủ ơ truy n t ự ọ Nhi ộ t không t ệ ơ ề ừ ậ ể ấ ả ể t đ ng l c h c: Phát bi u:ể Đ bi n thiên n i năng c a v t b ng t ng nhi ộ ộ ế ứ : (cid:0) U = A + Q, v i A = p ớ Bi u th c ả Trong quá trình đ ng tích, V = const => ẳ H qu : ứ t đ ng l c h c. 2. Nguyên lí th II c a nhi ệ ể ủ * Cách phát bi u c a Clausius: ủ ể *Cách phát bi u c a Carnot: Đ ng c nhi ự t không th chuy n hoá t ậ v t sang v t nóng h n. t c nhi ệ ượ t l ng thành công c ơ h c.ọ Ậ ỏ ộ ủ ế ệ ườ Ụ ộ i ta th c hi n m t công 100J đ nén khí đ ng trong xi lanh. H i n i năng c a khí bi n thiên m t ự ế BÀI T P ÁP D NG ự ể ườ ng xung quanh nhi ệ ượ t l ng là 20J. ự ệ ấ ở ng là bao nhiêu n u khí truy n ra môi tr ề ườ ẩ ng 100J, ch t khí n ra và th c hi n công 70J đ y i ta truy n cho ch t khí trong xi lanh nhi ộ ề ấ ấ ộ ượ ệ ượ t l ng là bao nhiêu? ể ẳ ở ỏ ộ ộ ượ ể ế ở ng khí có th tích 3lít Bài 50: Ng ượ l Bài 51: Ng ủ piston lên. H i n i năng c a ch t khí bi n thiên m t l ấ áp su t 3.10 Bài 52: M t l 10lít. ệ ượ ộ ế c; ủ ộ ế ằ ậ ự 1. Tính công khí th c hi n đ 2.Tính đ bi n thiên n i năng c a khí, bi t r ng trogn khi đun nóng khí nh n nhi ệ ượ t l ng 100J.