Quá trình đẳng áp – Định luật Gay-Luyxac

Chia sẻ cùng cộng đồng!

Kiến thức vật lý lớp 10 tổng hợp chuyên đề chất khí. Tìm hiểu quá trình đẳng áp – quá trình đẳng tích – quá trình đẳng nhiệt. Định luật Gay Luyxac và phương trình trạng thái khí lý tưởng, phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép. 4 dạng bài tập tiêu biểu!

Khí thực và khí lí tưởng

Các chất khí thực chỉ tuân theo gần đúng các định luật Bôilơ – Mariôtđịnh luật Sáclơ. Giá trị của tích pV và thương p/T 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.

Vậy khí lý tưởng là khí tuân theo hai định luật Bôi-Lơ-Ma-Ri-ôt và định luật Sác Lơ.

Phương trình trạng thái khí lí tưởng

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.

Giả sử ở các thông số trạng thái của một lượng khí xác định ở trang thái 1 là ( p1 ,V1 ,T1 ), ở trạng thái 2 là ( p2 ,V2 ,T2 ). Giữa các thông số trạng thái có mối liên hệ sau:

Phương trình trạng thái khí lý tưởng

Phương trình trạng thái khí lý tưởng

Đinh luật Gay – Luyxac

Quá trình đẳng áp là gì?

Quá trình đẳng áp là quá trình biến đổi trạng thái có V; T thay đổi nhưng áp suất không đổi.

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 tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối:

Quá trình đẳng áp - Định luật Gay Luyxac

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.

Dạng đường đẳng áp trong quá trình đẳng áp:

Đường đẳng áp

Đường đẳng áp

Trong hệ toạ độ ( V,T ) đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua gốc toạ độ.

Quy ước về điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và áp suất

Người ta quy ước điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và áp suất như sau:

  • Nhiệt độ: to = 0°C ⇔ To = 273°K
  • Áp suất: po = 760 mmHg ⇔ po = 1,013.10^5 Pa
  • Hằng số của khí lí tưởng (R): Đối với 1 mol khí ở điều kiện tiêu chuẩn thì: R = (po.Vo) / To
  • Với To = 273°K, po = 1,013.10^5 Pa, Vo = 22,4 l/mol thì R = 8,3 J/mol.K

Phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép

Phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép

Trong đó

  • μ – là khối lượng mol
  • R – là hằng số khí, R = 8,3 J/mol.K
  • m – là khối lượng tính theo gam (g)

Các dạng bài tập

Dạng 1: Dạng bài tập về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Phương pháp giải

  • Xác định các giá trị trạng thái ban đầu và lúc sau
  • Áp dụng công thức: (p1.V1) / T1 = (p2.V2) / T2
  • Ta có m = D.V

Bài tập minh họa

Câu 1: Tính khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ 80°C và có áp suất 2,5.10^5 Pa. Biết khối lượng riêng của không khí ở 0°C là 1,29 kg/m3, và áp suất 1,01.10^5 Pa.

Bài tập 1 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Bài tập 1 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Câu 2: Trong xi lanh của một động cơ đốt trong có 2dm³ hỗn hợp khí dưới áp suất 1,5 atm và nhiệt độ 47°C. Pit tông nén xuống làm cho thể tích của hỗn hợp khí chỉ còn 0,2 dm³ và áp suất tăng lên 21 atm. Tính nhiệt độ của hỗn hợp khí nén.

Bài tập 2 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Bài tập 2 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Câu 3: Trong một nhà máy điều chế khí ôxi và san sang các bình. Người ta bơm khí ôxi ở điều kiện chuẩn vào một bình có thể tích 5000 lít. Sau nửa giờ bình chứa đầy khí ở nhiệt độ 24°C và áp suất 765 mmHg. Xác định khối lượng khí bơm vào sau mỗi giây. Coi quá trình bơm diễn ra một cách đều đặn.

Bài tập 3 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Bài tập 3 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Câu 4: Người ta nén 10 lít khí ở nhiệt độ 27°C để cho thể tích của khí chỉ còn 4 lít, vì nén nhanh nên khí bị nóng lên đến 60°C. Khi đó áp suất của khí tăng lên bao nhiêu lần?

Bài tập 4 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Bài tập 4 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Câu 5: Tính khối lượng riêng của không khí ở đỉnh Phăng xi phăng trong dãy Hoàng Liên Sơn cao 3140m biết mỗi khi lên cao thêm 10m, áp suất khí quyển giảm 1 mmHg và nhiệt độ trên đỉnh núi là 2°C. Khối lượng riêng của không khí chuẩn là 1,29kg/m³.

Bài tập 5 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Bài tập 5 về phương trình trạng thái khí lý tưởng

Dạng 2: Quá trình đẳng áp

Phương pháp giải

  • Quá trình đẳng áp là quá trình có áp suất không thay đổi
  • Áp dụng công thức: V1/V2 = T1/T2

Bài tập minh họa

Câu 1: Ở 27°C thể tích của một lượng khí là 6 lít. Thể tích của lượng khí đó ở nhiệt độ 127°C khi áp suất không đổi là bao nhiêu?

Bài tập 1 quá trình đẳng áp

Bài tập 1 quá trình đẳng áp

Câu 2: Có 12g khí chiếm thể tích 4 lít ở 7°C. Sau khi nung nóng đẳng áp khối lượng riêng của khí là 1,2g/l. Tìm nhiệt độ khí sau khi nung?

Bài tập 2 quá trình đẳng áp

Bài tập 2 quá trình đẳng áp

Câu 3: Một bình thủy tinh có dung tích 14 cm³ chứa không khí ở nhiệt độ 77°C được nối với ống thủy tinh nằm ngang chứa đầy thủy ngân. Đầu kia của ống để hở. Làm lạnh không khí trong bình đến nhiệt độ 27°C. Tính khối lượng thủy ngân đã chảy vào bình, dung tích của bình coi như không đổi, khối lượng riêng của thủy ngân là 13,6 kg/dm³.

Bài tập 3 quá trình đẳng áp

Bài tập 3 quá trình đẳng áp

Dạng 3: Chuyển đồ thị ở các trạng thái

Phương pháp giải

Xét từng trạng thái trên đồ thị về sự tăng giảm các giá trị

  • Quá trình đẳng nhiệt thì p tăng thì V giảm và ngược lại, đồ thị biểu diễn dưới dạng ( p,V ) là một phần của hypebol
  • Quá trình đẳng tích thì p tăng thì nhiệt độ tăng và ngược lại, đồ thị biểu diễn dưới dạng ( p,T ) là một đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ
  • Quá trình đẳng áp thì V tăng thì nhiệt độ tăng và ngược lại, đồ thị biểu diễn dưới dạng ( V,T ) là một đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ

Biểu diễn lần lượt các trạng thái lên đồ các đồ thị còn lại

Bài tập minh họa

Câu 1: Hình bên là đồ thị biểu diễn sự biến đổi trạng thái của một lượng khí lí tưởng trong hệ tọa độ (V,T ). Hãy biểu diễn các quá trình?

Bài tập 1 chuyển đồ thị ở các trạng thái

Bài tập 1 chuyển đồ thị ở các trạng thái

Dạng 4: Phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép

Phương pháp giải

Dùng trong bài toán có khối lượng của chất khí. Áp dụng công thức:

Phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép

Trong đó

  • μ – là khối lượng mol
  • m – là khối lượng tính theo gam (g)
  • R – là hằng số khí, R = 8,3 J/mol.K
  • Khi R = 0,082 (atm/mol.K) => p(atm)
  • Khi R = 8,31 (J/mol.K) => p(Pa)

Bài tập minh họa

Câu 1: Một bình có dung tích V = 10 lít chứa một lượng khí hiđrô bị nén ở áp suất p = 50 atm và nhiệt độ 7°C. Khi nung nóng bình, do bình hở nên có một phần khí thoát ra; phần khí còn lại có nhiệt độ 17°C và vẫn dưới áp suất như cũ. Tính khối lượng khí đã thoát ra?

Bài tập 1 phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép

Bài tập 1 phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép

Câu 2: Trong một bình thể tích 10 lít chứa 20g hidro ở 27°C. Tính áp suất khí trong bình.

Bài tập 2 phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép

Bài tập 2 phương trình Cla-Pê-Rôn Men-Đê-Lê-Ép

Kiến thức tham khảo

Kiến thức liên quan: Quá trình đẳng nhiệt – Định luật Bôi-Lơ-Ma-Ri-Ốt

Kiến thức liên quan: Quá trình đẳng tích – Định luật Sác Lơ

Kiến thức liên quan: Tổng hợp và phân tích lực

Kiến thức liên quan: Chuyển động thẳng đều Chuyển động thẳng biến đổi đều

Kiến thức liên quan: Vật rơi tự do từ độ cao H

Bài viết liên quan: Định luật bảo toàn khối lượng + năng lượng + cơ năng + động lượng

Bài viết liên quan: Kiến thức tổng hợp về Công và Công suất!

Bài viết liên quan: Định luật Newton

Bài viết liên quan: Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton

Bài viết tham khảo: Định luật Kirchhoff 1 + 2

Bài viết tham khảo: Định luật Ohm

Chuyên mục tham khảo: Vật lý học

Nếu các bạn có bất cứ thắc mắc vui lòng comment phía dưới hoặc Liên hệ chúng tôi!

Chúng tôi luôn sẵn sàng đem lại những giá trị tốt đẹp cho cộng đồng!

Youtobe Facebook Twitter

Leave a Reply

error: Content is protected !!