Một trong những nội dung trọng tâm mà các em sẽ được học trong chương trình Vật Lý lớp 10 song song với quá trình đẳng tích đó chính là quá trình đẳng nhiệt – định luật Bôi-Lơ Ma-Ri-Ốt. Để giúp các em nắm vững kiến thức này tốt hơn, Chúng tôi đã tổng hợp một số lý thuyết và bài tập quan trọng liên quan đến quá trình đẳng nhiệt mà các em cần nắm vững và chia sẻ qua bài viết dưới đây. Các em hãy cùng theo dõi và học tập nhé!
Các Nội Dung Chính
Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái của chất khí
Theo cách thông thường, trạng thái của một chất khí bất kỳ được xác định qua 3 thông số sau đây:
- Áp suất (p), đơn vị đo là N/m2, Pa, atm, mmHg…
- Thể tích (V), đơn vị đo là l hoặc m3
- Nhiệt độ tuyệt đối (T), đơn vị đo là độ C và tính theo công thức T = 273 + t (với t là nhiệt độ Xen-xi-út)
Đây là các thông số chính của trạng thái chất khí, giữa các thông số này thường có những mối liên hệ xác định.
Trong quá trình tự nhiên, 3 thông số đều sẽ thay đổi liên tục. Nếu một trong 3 thông số thay đổi thì trạng thái khí cũng sẽ thay đổi tức thì. Quá trình thay đổi này được gọi là quá trình biến đổi trạng thái khí. Đặc biệt, trong trường hợp 2 thông số biến đổi và 1 thông số giữ nguyên thì quá trình này gọi là quá trình đẳng nhiệt.
Quá trình đẳng nhiệt là gì?
Quá trình biến đổi trạng thái nhưng nhiệt độ vẫn được giữ nguyên, ta gọi đó là quá trình đẳng nhiệt.
Ví dụ: Một ống xilanh chứa không khí ở áp suất và nhiệt độ thấp. Các em dùng tay nén chậm chậm piston để làm giảm thể tích khí và áp suất khí thay đổi. Quá trình này ta gọi là quá trình đẳng nhiệt.
Định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt
Thí nghiệm
Các em tiến hành thí nghiệm thay đổi thể tích của một lượng khí, đo áp suất tương ứng với mỗi thể tích ta có kết quả như sau:
| Thể tích V (cm3) | Áp suất P (105 Pa) | pV |
| 20 | 1.00 | 2 |
| 10 | 2.00 | 2 |
| 40 | 0.5 | 2 |
| 30 | 0.67 | 2 |
⟹ Qua thí nghiệm trên ta thấy được, trong quá trình đẳng nhiệt của của một lượng khí thì áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.
Phát biểu Định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt
Phát biểu định luật: Trong quá trình đẳng nhiệt của 1 lượng khí nhất định thì áp suất (p) tỉ lệ nghịch với thể tích (V).
Định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt được Nhà vật lý thiên tài người Anh Bôi-lơ (1627 – 1691) khởi xướng năm 1662 và nhà vật lý người Pháp Ma-ri-ốt (1620 – 1684) cũng tìm ra định lý tương tự năm 1676 nên định luật này mới có tên gọi là Bôi-lơ Ma-ri-ốt.
Công thức đẳng nhiệt
pV = const (hằng số) hay p ~ 1V
Trong đó:
- p là áp suất (pa)
- V là thể tích (cm3)
Nếu các em gọi p1, V1 là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 1 và p2, V2 là áp suất và thể tích của lượng khí ở trạng thái 2, thì theo định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt ta được:
p1V1 = p2V2
Đường đẳng nhiệt
Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất một lượng khí theo thể tích được gọi là đường đẳng nhiệt.
Trong hệ tọa độ (pOV) thì đường đẳng nhiệt được biểu diễn là một đường cong hypebol. Đường đẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao sẽ nằm ở vị trí hơn đường đẳng nhiệt ở dưới.
C1. ( trang 157 sgk Vật Lý 10): Hãy tính các giá trị của tích pV ở bảng 29.1 và rút ra kết luận về dự đoán.
| Thể tích V (cm3) | Áp suất p (105 Pa) | pV |
| 20 | 1,00 | |
| 10 | 2,00 | |
| 40 | 0,50 | |
| 30 | 0,67 |
Trả lời:
V1 = 20cm3 = 20.10-6 m3, P1 = 1.105 Pa thì P1.V1 = 2 N.m
V2 = 10cm3 = 10.10-6 m3, P2 = 2.105 Pa thì P2.V2 = 2 N.m
V3 = 40cm3 = 40.10-6 m3, P3 = 0,5.105 Pa thì P3.V3 = 2 N.m
V4 = 30cm3 = 30.10-6 m3, P4 = 0,67.105 Pa thì P4.V4 = 2,01 N.m
Ta nhận thấy tích PV = hằng số thì P ∼ 1/V
Trả lời:
Đường biểu diễn sự biến thiên của P theo V trong hệ tọa độ (P, V) là một đường hypebol.
Quá trình đẳng nhiệt và định luật bôi lơ ma ri ốt
Bài 1 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Kể tên các thông số trạng thái của một lượng khí
Lời giải:
Có 3 thông số trạng thái của một lượng khí:
+ Áp suất (P). Đơn vị áp suất: Paxcan (Pa); N/m2; atmôtphe (atm); milimet thủy ngân (mmHg).
1Pa = 1 N/m2 ; 1 atm = 1,013.105 Pa; 1 atm = 760 mmHg.
+ Thể tích (V). Đơn vị : cm3; lít ; m3.
1 cm3 = 10(-6) m3; 1 lít = 1dm3 = 10(-3)( m3)
+ Nhiệt độ tuyệt đối (T): Đơn vị : Kenvin kí hiệu K.
-Liên hệ nhiệt độ kenvin và nhiệt độ cenciut: T = t + 273
Bài 2 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Thế nào là quá trình đẳng nhiệt?
Lời giải:
Quá trình đẳng nhiệt : Là quá trình biến đổi trạng thái của một lượng khí xác định, trong đó nhiệt độ được giữ không đổi.
Bài 3 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Phát biểu và viết hệ thức của định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt.
Lời giải:
Định luật Bôilơ-Mariốt : Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.
Công thức:
Bài 4 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Đường đẳng nhiệt trong hệ tọa độ (p, V) có dạng gì?
Lời giải:
Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt.
Trong hệ tọa độ (p, V) đường này là đường hypebol.
Bài 5 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Trong các đại lượng sau đây, đại lượng nào không phải là thông số trạng thái của một lượng khí?
A. Thể tích
B. Khối lượng
C. Nhiệt độ tuyệt đối
D. Áp suất
Lời giải:
Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng các thông số trạng thái: áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T.
Bài 6 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Trong các hệ thức sau đây hệ thức nào không phù hợp với định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt?
Lời giải:
* Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: Ở nhiệt độ không đổi, tích của áp suất p và thể tích V của một lượng khí xác định là một hằng số: p.V = const.
Bài 7 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Hệ thức nào sau đây phù hợp với định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt?
Lời giải:
Bài 8 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Một xilanh chứa 150cm3 khí ở áp suất 2.105 Pa.Pit-tông nén khí trong xilanh xuống còn 100cm3.Tính áp suất của khí trong xilanh lúc này, coi nhiệt độ như không đổi.
Lời giải:
Bài 9 (trang 159 SGK Vật Lý 10) : Một quả bóng có dung tích 2,5 lít. Người ta bơm không khí ở áp suất 105 Pa vào bóng. Mỗi lần bơm được 125cm3 không khí. Tính áp suất của không khí trong quả bóng sau 45 lần bơm. Coi quả bóng trước khi bơm không có không khí và trong khi bơm nhiệt độ của không khí không thay đổi.
Lời giải:
45 lần bơm đã đưa vào quả bóng một lượng khí ở bên ngoài có thể tích và áp suất tương ứng là:
V1 = 45. 125 cm3 = 5625 cm3
P1 = 105 Pa
Khi nhốt hết lượng khí trên vào quả bóng thì nó có thể tích là bằng thể tích quả bóng:
V2= 2,5 lít = 2500 cm3
và một áp suất là P2
Quá trình là đẳng nhiệt, áp dụng công thức định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt:
Cập nhật lúc: 17:05 08-03-2017 Mục tin: Vật lý lớp 10
