Title 4. ÁP SUẤT VÀ ĐỘNG NĂNG CỦA PHÂN TỬ KHÍ-23-06.docx ✅

VẬT LÍ 12_CHƯƠNG II_KHÍ LÍ TƯỞNG 1 CHỦ ĐỀ: ÁP SUẤT VÀ ĐỘNG NĂNG CỦA PHÂN TỬ CHẤT KHÍ I. LÍ THUYẾT CĂN BẢN 1. Áp suất của chất khí *Mỗi phân tử khí va chạm vuông góc với thành bình tác dụng lên thành bình một lực có độ lớn: 2vvmv fmam tt    *Mật độ phân tử khí trong một hình lập phương cạnh vt : NN N.S.vt VS.vt  *Tổng hợp lực do 6 N phân tử khí tác dụng lên diện tích S của thành bình: 221 663 N.S.vtmv F.f.mvS t     *Áp dụng tác dụng lên thành bình: 21 3 F pmv S *Trong thực tế các phân tử khí có các tốc độ khác nhau: 222 212nvv...v v N   . Khi đó: 21 3pmv Kết luận: Áp suất khí tác dụng lên thành bình càng tăng khi các phân tử khí chuyển động nhiệt càng nhanh, khối lượng và mật độ phân tử khí càng lớn: 21 3pmv Với m, 2v lần lượt là khối lượng của phân tử khí và trung bình của bình phương tốc độ chuyển động nhiệt của các phân tử khí;  là mật độ phân tử khí. 2. Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử *Mật độ phân tử khí: AANn.NpNpVnRT VVRT  *Từ công thức: 22112233 333322 dA ddd A WpNR pmvmW..WW.TkT mRTN Kết luận: Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của khí: 3 2dWkT ( 23 13810 A R k,. N   J/K gọi là hằng số Boltzmann) 3. Nội năng của khí lí tưởng Giả sử n mol khí lí tưởng chúng ta xét là loại đơn nguyên tử. Vì nội năng của khí lí tưởng bằng tổng động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí: 33 22 A AdA RN.k Un.N.Wn.N.kTUnRT  Chú ý: Nội năng của một khối khí lí tưởng xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ
VẬT LÍ 12_CHƯƠNG II_KHÍ LÍ TƯỞNG 2 II. BÀI TẬP MINH HỌA BÀI TẬP 1. Ở nhiệt độ phòng và áp suất 10 5 Pa, không khí có khối lượng riêng khoảng 1,29 kg/m 3 . Xác định giá trị trung bình của bình phương tốc độ các phân tử không khí. Hướng dẫn *Gọi  là khối lượng riêng của không khí. *Từ công thức: 5 222251113310 2310 3331129 Np. pmv..V.vN.vv,. VN.,  m 2 /s 2 BÀI TẬP 2. Tính trung bình của bình phương tốc độ trong chuyển động nhiệt của phân tử khí helium có khối lượng mol là 4 g/mol ở nhiệt độ 320 K. Lấy số Avôgađrô 2360210 AN,. mol -1 . Coi các phân tử khí là giống nhau. Hướng dẫn *Từ công thức: 24 23 1 466410 60210 AA NmN nmM.,.kg NMN,.   *Áp dụng: 23 22 24 133313810320 19952 2266410d kT.,.. WmvkTv, m,.   m 2 /s 2 II. BÀI TẬP NĂNG LỰC & CẤP ĐỘ TƯ DUY 1.Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn Câu 1. Người ta coi nhiệt độ là đại lượng đặc trưng cho động năng trung bình của chuyển động nhiệt của phân tử. Động năng trung bình của các phân tử cấu tạo nên vật càng lớn thì A. thể tích của vật càng bé. B. thể tích của vật càng lớn. C. nhiệt độ của vật càng thấp. D. nhiệt độ của vật càng cao. Câu 2. Tính áp suất mà các phân tử khí tác dụng lên thành bình nếu khối lượng của khí là 15,0 g, thể tích là 2000,l . Biết khối lượng mol của khí là 29,0 g/mol, động năng trung bình của phân tử khi là 2,43.10 -21 J. A. 1,50.10 5 Pa. B. 2,50.10 3 Pa. C. 2,50.10 5 Pa. D. 1,68.10 5 Pa. Câu 3. Nếu nhiệt độ của khí lí tưởng chứa trong bình tăng thì A. tốc độ của từng phân tử trong bình sẽ tăng lên. B. căn bậc hai của trung bình bình phương tốc độ chuyển động nhiệt của các phân tử trong hộp sẽ tăng lên. C. khoảng cách giữa các phân từ trong hộp sẽ tăng lên. D. Kích thước của mỗi phân tử tăng lên. Câu 4. Hai bình kín có thể tích bằng nhau đều chứa khí lí tưởng ở cùng một nhiệt độ. Khối lượng khí trong hai bình bằng nhau nhưng khối lượng một phân tử khí của bình 1 lớn gấp hai lần khối lượng một phân tử khí ở bình 2. Áp suất khí ở bình 1 A. bằng áp suất khí ở bình 2. B. gấp bốn lần áp suất khí ở bình 2. C. gấp hai lần áp suất khí ở bình 2. D. bằng một nửa áp suất khí ở bình 2. Câu 5. Động năng trung bình của phân tử khí tưởng ở 25 0 C có giá trị là A.5,2.10 -22 J. B. 6,2.10 -21 J. C. 6,2.10 23 J. D.3,2.10 23 J. Câu 6. Căn bậc hai của trung bình bình phương tốc độ phân tử của một lượng khí lí tưởng là 2 vv . Nếu nhiệt độ của lượng khí tăng gấp đôi thì giá trị này là
VẬT LÍ 12_CHƯƠNG II_KHÍ LÍ TƯỞNG 3 A. v . B. 2v . C. 2v . D. 2v . Câu 7. Gọi p suất chất khí,  là mật độ của phân tử khí, m là khối lượng của chất khí, 2v là trung bình của bình phương tốc độ. Công thức nào sau đây mô tả đúng mối liên hệ giữa các đại lượng? A. 22 3pmv . B. 2 3pmv . C. 21 3pmv D. 23 2pmv . Câu 8. Gọi k là hằng số Boltzmann, T là nhiệt độ tuyệt đối. Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí được xác định bởi công thức A. 3 2dWkT . B. 2 3dWkT . C. 23 2dWkT . D. 22 3dWkT . Câu 9. Một khối khí ở nhiệt độ 27°C có áp suất 9310p.Pa . Hằng số Boltzmann 2313810k,.J/K . Số lượng phân tử trên mỗi cm 3 của khối khí khoảng A. 10 10 . B. 10 5 . C. 10 8 . D. 10 11 . 2.Câu trắc nghiệm đúng sai Câu 10. Trong các phát biểu sau đây về một lượng khí lí tưởng xác định, phát biểu nào là đúng, phát biểu nào là sai? Phát biểu Đún g Sai a. Áp suất của khí tăng lên bằng cách làm tăng nhiệt độ ở thể tích không đổi, tương ứng động năng trung bình của các phân tử đã tăng theo sự tăng nhiệt độ. Đ b. Khi giữ nhiệt độ không đổi, dù thể tích tăng, áp suất giảm nhưng động năng trung bình của các phân tử vẫn không thay đổi. Đ c. Khi tốc độ của mỗi phân tử tăng lên gấp đôi, áp suất cũng tăng lên gấp đôi. S d. Khi khối khí giảm nhiệt độ, tương ứng động năng trung bình của các phân tử khí cũng giảm nhưng giảm chậm hơn sự giảm nhiệt độ. S Câu 11. Khi xây dựng công thức tính áp suất chất khí từ mô hình động học phân tử khí, trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai? Phát biểu Đún g Sai a. Trong thời gian giữa hai va chạm liên tiếp với thành bình, động lượng của phân tử khí thay đổi một lượng bằng tích khối lượng phân tử và tốc độ trung bình của nó. S b. Giữa hai va chạm với thành bình, phân tử khí chuyển động thẳng đều. Đ c. Lực gây ra thay đổi động lượng của phân tử khí là lực do phân tử khí tác dụng lên thành bình. S d. Các phân tử khí chuyển động không có phương ưu tiên, số phân tử đến va chạm với các mặt của thành bình trong mỗi giây là như nhau Đ 3. Câu trắc nghiệm trả lời ngắn Câu 12. Áp suất của khí lí tưởng là 2,00 MPa, số phân tử khí trong 1,00 cm 3 là 4,84.10 20 .
VẬT LÍ 12_CHƯƠNG II_KHÍ LÍ TƯỞNG 4 Xác định: a) Động năng trung bình của phân tử khí tính theo đơn vị J. b) Nhiệt độ của khí tính theo đơn vị kelvin. Câu 13. Một máy hút chân không làm giảm áp suất khí nitrogen trong một bình kín tới 9,0.10 -10 Pa ở nhiệt độ 27,0 0 C. Tính số phân tử khí trong thể tích 1,0 cm 3 . Câu 14. Tính nhiệt độ của một khối khí để động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí đó bằng 1,0 eV. Lấy 1 eV = 1,6.10 -19 J. Câu 15. Xét khối khí chứa trong một bình kín, biết mật độ động năng phân tử (tổng động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí trong 1 m 3 thể tích khí) có giá trị 10 -4 J/m 3 . Tính áp suất của khí trong bình. Câu 16. Một mẫu khí neon (Ne) được chứa trong một xilanh ở 27 0 C. Nhiệt độ của mẫu này tăng lên đến 243 0 C. a)Tính động năng tịnh tiến trung bình của các nguyên tử Ne ở 27 0 C và 243 0 C. b)So sánh áp suất gây ra bởi các phân tử Ne trong xilanh ở hai nhiệt độ này. Câu 17. Một chiếc xe tải vượt qua sa mạc Sahara. Chuyến đi bắt đầu vào sáng sớm khi nhiệt độ là 3,0 °C. Thể tích khí chứa trong mỗi lốp xe là 1,50 m 3 và áp suất trong các lốp xe là 3,42. 10 5 Pa. Coi khí trong lốp xe có nhiệt dộ như ngoài trời. a) Giải thích vì sao các phân tử khí trong lốp xe gây ra áp suất lên thành lốp. b) Tính số mol khí trong mỗi lốp xe. c) Đến giữa trưa, nhiệt độ tăng lên đến 42°C. i. Tính áp suất trong lốp ở nhiệt độ mới này. Cho rằng khí trong lốp không thoát ra ngoài và thể tích lốp không thay đổi. ii. Tính độ tăng động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử không khí do sự gia tăng nhiệt độ này. Câu 18. Đại lượng Nm là tổng khối lượng của các phân tử khí, tức là khối lượng của một lượng khí xác định. Ở nhiệt độ phòng, mật độ không khí xấp xỉ 1,29 kg/m 3 ở áp suất 1,00.10 5 Pa. Sử dụng những số liệu này để suy ra giá trị 2v Hướng dẫn *Từ công thức: 2222211113 482 3333 NNmp pmv.m.vvvv VV  m/s Câu 19. Một bình kín có thể tích 0,10 m 3 chứa khí hydrogen ở nhiệt độ 25 0 C và áp suất 6,0.10 5 Pa Khối lượng của phân tử khí hydrogen là 2603310m,. kg. Một trong các giá trị trung bình đặc trưng cho tốc độ của các phân tử khí thường dùng là căn bậc hai của trung bình bình phương tốc độ phân tử 2v . Giá trị này của các phân tử hydrogen trong bình là X.10 3 m/s. Tìm giá trị của X (Kết quả viết đến chữ số thứ nhất sau dấu phẩy thập phân). Hướng dẫn *Từ phương trình Cla-pê-rôn – Men-đê-lê-ép: A N pVnRTRTnkT N ta suy ra:  5 25 23 61001 1410 1381027325 pV.., N,. kT,.. 