Bài tập đồ thị chất khí - vật lý 10

Phương pháp giải bài tập chất khíPhương pháp giải bài tập chất khí Dạng 1:Cho biết một số thông số trạng thái, qua quá trình biến đổi, tìm các thông số trạng thái còn lại của một lượng khí. Biểu diễn các quá trình lên cùng đồ thị OPV, OPT, OVT.Dạng 2:Cho đồ thị biểu diễn các quá trình biến đổi trạng thái của chất khí. Tìm các thông số trạng thái còn lại.Phương pháp:- Tóm tắt các thông số P,V, T của từng trạng thái theo các quá trình biến đổi từ dữ kiện đề bài hoặc từ đồ thị. Chú ý đơn vị.$- Chú ý các tình huống sau:+ Trong quá trình biến đổi có một số thông số không đổi.* T=const: áp dụng định luật Bôi-lơ - Ma-ri-ốt.* V=const: áp dụng định luật Sác-lơ.* P=const: áp dụng định luật Gay Luy-xắc+ Trong quá trình biến đổi, cả 3 thông số đều biến đổi và không cần biết đến khối lượng của chất khí thì dùng phương trình trạng thái của Khí lí tưởng.+Cần tính khối lượng chất khí hoặc cho khối lượng làm dữ kiện thì áp dụng phương trình Cla-pê-rôn - Men-đê-lê-ép.- Vẽ đồ thị, các em vẽ các điểm tọa độ tương ứng với mỗi trạng thái, nối các điểm lại theo đúng các đường đã học:+ đường đẳng nhiệt: đường hypepol [hệ OPV], đường thẳng vuông góc trục OT [hệ OPT, OVT].+ đường đẳng tích: đường thẳng qua gốc O [hệ OPT], đường thẳng vuông góc trục OV [hệ OPV, OVT].+ đường đẳng áp: đường thẳng qua gốc O [hệ OVT], đường thẳng vuông góc trục OP [hệ OPV, OPT].Bài tập vận dụngBài 1: Có 0,4g khí Hiđrô ở nhiệt độ , áp suất Pa, được biến đổi trạng thái qua 2 giai đoạn: nén đẳng nhiệt đến áp suất tăng gấp đôi, sau đó cho dãn nở đẳng áp trở về thể tích ban đầu.a. Xác định các thông số [P, V, T] chưa biết của từng trạng thái .b. Vẽ đồ thị mô tả quá trình biến đổi của khối khí trên trong hệ OPV.Bài giải- Tóm tắt - Vậy ta sẽ tìm+ Tìm : đề cho m, P1, T1, ta sử dụng phương trình Cla-pê-rôn - Men-đê-lê-ép, với R=8,31J/K.mol+ Tìm : Từ TT1 sang TT2 biến đổi đẳng nhiệt, ta sử dụng định luật Bôi -lơ - Ma-ri-ốt+ Tìm : Từ TT2 sang TT3 biến đổi đẳng áp, ta áp dụng định luật Gay-luy-xắc+ Vẽ đồ thị trong hệ OPV- Xác định các điểm , , [với các giá trị đề cho và vừa tìm ra] trên hệ OPV- Nối điểm [1] và [2] bằng đường hyperbol.- Nối điểm [2] và [3] là đường thẳng vuông góc với OPBài 2: Cho quá trình biến đổi trạng thái của chất khí như hình vẽ.Cho biết 0,1 mol khí ban đầu ở áp suất 4,92 atm1, Gọi tên các quá trình biến đổi.2, Cho áp suất ở trạng thái cuối là , tính các thông số trạng thái còn lại.

Chuyên đề Chất khí

Chuyên đề Vật lý 10 được VnDoc đăng tải với tài liệu Bài tập Chất khí dạng 6 gồm các bài tập về đồ thị trạng thái khí lí tưởng nhằm hỗ trợ học sinh nâng cao kết quả học tập môn Lý 10.

Dạng 6: Đồ thị trạng thái khí lí tưởng

A. Phương pháp & Ví dụ

Lý thuyết - Phương pháp giải

- Đường đẳng nhiệt:

- Đường đẳng tích:

- Đường đẳng áp:

Bài tập vận dụng

Bài 1: Một khối khí thực hiện 1 chu trình như hình vẽ. Cho p1 =6.105 Pa, V1 = 2 lít, T2 = 100°K, p3 = 2.105 Pa.

a. Nêu tên gọi các đẳng quấ trình trong chu trình. Tính V2 và T3.

b. Vẽ lại chu trình trên trong hệ tọa độ [p,T].

Hướng dẫn:

a. [1] ⇒ [2]: đẳng nhiệt.

[2] ⇒ [3]: đẳng áp.

[3] ⇒ [1]: đẳng tích.

Từ các đẳng quá trình ta suy ra: T1 = T2, p2 = p3, V3 = V1.

Từ quá trình đẳng nhiệt ta có:

p1.V1 = p2.V2 ⇔ p1.V1 = p3.V2 ⇔

Từ quá trính đẳng áp ta có:

V3.T3 = V2.T2 ⇔ V1.T3 = V2. T2 ⇔

b. Vẽ đồ thị.

Bài 2: Một xilanh chưa khí bị hở nên khí có thể ra vào nhanh hoặc chậm. Khí áp suất p không đổi, thể tích V biến thiên theo nhiệt độ tuyệt đối T như đồ thị. Hỏi lượng khí trong xilanh tăng hay giảm?

Hướng dẫn:

Vẽ đường thẳng qua T1, song song với trục OV, cắt đồ thị [V, T] của hai khí tại A [ p1, V1, T1] và B [ p1, V2, T1]:

Vì V2 < V1 nên m2 < m1: khối lượng khí trong bình giảm.

Bài 3: Có 20g khí Heli chứa trong xilanh đậy kín bởi 1 pittong biến đổi chậm từ [1] đến [2] theo đồ thị như hình vẽ. Cho V1 = 30 lít, p1 = 5 atm, V2 = 10 lít, p2 = 15 atm. Tìm nhiệt độ cao nhất mà khí đạt được trong quá trình trên.

Hướng dẫn:

Quá trình từ [1] đến [2]: p = aV + b.

Thay các giá trị [p1, V1] và [p2, V2] vào ta được:

5 = 30a + b [1]

10 = 10a + b [2]

Từ [1] và [2] suy ra:

Bài 4: Một lượng khí oxi ở 130°C dưới áp suất 105 N/ m2 được nén đẳng nhiệt đến áp suất 1,3.105 N/m2. Cần làm lạnh đẳng tích khí đến nhiệt độ nào để áp suất giảm bằng lúc đầu. Biểu diễn quá trình biến đổi bên trong các hệ tọa độ [p, V], [p, T], [V, T].

Hướng dẫn:

Ta có các trạng thái khí:

Lúc đầu: p1 = 105 N/m2, V1, T1 = 130 + 273 = 403K.

Sau khi nén đẳng nhiệt: p2 = 1,3.105 N/m2, V2, T2 = T1 = 403K.

Sau khi làm lạnh đẳng tích: p3 = p1 = 105 N/m2, V3 = V2, T3.

Quá trình từ [2] đến [3] đẳng tích:

T3 = 310K = 37°C

Vậy để áp suất giảm bằng lúc đầu thì phải làm lạnh đến nhiệt độ 37°C.

Đồ thị các quá trình biến đổi:

Bài 5: Hai xilanh chứa hai loại khí có khối lượng mol là μ1, μ2 khác nhau nhưng có cùng khối lượng m. Áp suất của 2 khí cũng bằng nhau. Quá trình biến đổi đẳng áp được biến đổi như các đồ thị trong hình bên. Hãy so sánh các khối lượng mol.

Hướng dẫn:

Vẽ đường thẳng qua T1, song song với trục OV, cắt đồ thị [V, T] của hai khí tại A [ p1, V1, T1] và B [ p1, V2, T1]:

Vì V2 > V1 nên μ2 < μ1: khối lượng khí trong bình giảm.

B. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Một khối khí khi đặt ở điều kiện nhiệt độ không đổi thì có sự biến thiên của thể tích theo áp suất như hình vẽ. Khi áp suất có giá trị 0,5kN/m2 thì thể tích của khối khí bằng:

A. 3,6m3

B. 4,8m3

C. 7,2m3

D. 14,4m3

Câu 2: Đồ thị nào sau đây biểu diễn đúng định luật Bôilơ – Mariôt:

Câu 3: Đồ thị nào sau đây biểu diễn đúng định luật Bôilơ – Mariôt:

Câu 4: Đồ thị nào sau đây biểu diễn đúng định luật Bôilơ – Mariôt:

Câu 5: Đồ thị nào sau đây biểu diễn đúng định luật B

Câu 6: Đồ thị biểu diễn hai đường đẳng nhiệt của cùng một lượng khí lí tưởng biểu diễn như hình vẽ. Mối quan hệ về nhiệt độ của hai đường đẳng nhiệt này là:

A. T2 > T1

B. T2 = T1

C. T2 < T1

D. T2 ≤ T1

Câu 7: Cho đồ thị của áp suất theo nhiệt độ của hai khối khí A và B có thể tích không đổi như hình vẽ. Nhận xét nào sau đây là sai:

A. Hai đường biểu diễn đều cắt trục hoành tại điểm – 273°C.

B. Khi t = 0°C, áp suất của khối khí A lớn hơn áp suất của khối khí B.

C. Áp suất của khối khí A luôn lớn hơn áp suất của khối khí B tại mọi nhiệt độ.

D. Khi tăng nhiệt độ, áp suất của khối khí B tăng nhanh hơn áp suất của khối.

Câu 8: Cùng một khối lượng khí đựng trong 3 bình kín có thể tích khác nhau, đồ thị thay đổi áp suất theo nhiệt độ của 3 khối khí ở 3 bình được mô tả như hình vẽ. Quan hệ về thể tích của 3 bình đó là:

A. V3 > V2 > V1

B. V3 = V2 = V1

C. V3 < V2 < V1

D. V3 ≥ V2 ≥ V1

Câu 9: Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của thể tích một khối khí lí tưởng xác định, theo nhiệt độ như hình vẽ. Chỉ ra đâu là đáp án sai:

A. Điểm A có hoành độ bằng – 273°C

B. Điểm B có tung độ bằng 100cm3

C. Khối khí có thể tích bằng 100cm3 khi nhiệt độ khối khí bằng 136,5°C

D. Trong quá trình biến đổi, áp suất của khối khí không đổi

Câu 10: Cho đồ thị biến đổi trạng thái của một khối khí lí tưởng xác định, từ trạng thái 1 đến trạng thái 2. Đồ thị nào dưới đây tương ứng với đồ thị trên biểu diễn đúng quá trình biến đổi trạng thái của khối khí này:

Câu 11: Một khối khí ban đầu có các thông số trạng thái là: p0; V0; T0. Biến đổi đẳng áp đến 2V0 sau đó nén đẳng nhiệt về thể tích ban đầu. Đồ thị nào sau đây diễn tả đúng quá trình trên:

Câu 12: Một lượng 0,25 mol khí Hêli trong xi lanh có nhiệt độ T1 và thể tích V1 được biến đổi theo một chu trình khép kín: dãn đẳng áp tới thể tích V2 = 1,5 V1; rồi nén đẳng nhiệt; sau đó làm lạnh đẳng tích về trạng thái 1 ban đầu. Nếu mô tả định tính các quá trình này bằng đồ thị như hình vẽ bên thì phải sử dụng hệ tọa độ nào?

A. [p,V]

B. [V,T]

C. [p,T]

D. [p,1/V]