BÀI 13: BÀI TẬP VỀ KHÍ LÍ TƯỞNG

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Đồng hồ đo áp suất trên bình chứa oxygen hiển thị số đo 400kPa vào buổi sáng. Ở nhiệt độ 39℃ vào buổi chiều, chỉ số trên đồng hồ đo áp suất tăng lên 420kPa. Nhiệt độ vào buổi sáng là bao nhiêu?

Trả lời:

Áp dụng định luật Gay – Lussac cho quá trình đẳng tích:

Câu 2: Áp suất của khí nitrogen trong bóng đèn là 60kPa ở 25℃. Tính áp suất của khí khi nhiệt độ bên trong bóng đèn tăng lên 167℃ sau khi bóng đèn sáng.

Trả lời:

Áp dụng định luật Gay – Lussac cho quá trình đẳng tích:

Câu 3: Ở 77℃, thể tích của một lượng khí là 9 lít. Nung nóng đẳng áp để thể tích của lượng khí đó 12 lít, khi đó nhiệt độ lượng khí là bao nhiêu độ C.

Trả lời:

Ta có:

Câu 4: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích 4 lít thì áp suất của khí tăng lên bao nhiêu lần?

Trả lời:

Ta có:

Vậy áp suất của khí tăng lên 2,5 lần.

2. THÔNG HIỂU (5 CÂU)

Câu 1: Động năng trung bình của phân tử khí lí tưởng ở 25℃ có giá trị là bao nhiêu?

Trả lời:

Câu 2: Một chất khí mà các phân tử có vận tốc trung bình là 1760 m/s ở 0 °C. Tốc độ căn quân phương của các phân tử khí này ở nhiệt độ 1000 °C.

Trả lời:

Câu 3: Một ống thuỷ tinh tiết diện S một đầu kín, một đầu ngăn bởi giọt thuỷ ngân. Chiều dài cột không khí bên trong ống thuỷ ngân là l₁ = 20cm, nhiệt độ bên trong ống là 27℃. Xác định chiều cao của cột không khí bên trong ống khi nhiệt độ tăng thêm 10℃, coi quá trình biến đổi trạng thái có áp suất không đổi.

Trả lời:

Câu 4: Nhiệt kế khí là một dụng cụ đo nhiệt độ phổ biến, nó hoạt động dựa trên nguyên tắc của định luật Charles và có nhiều ưu điểm như dễ sử dụng, dễ chế tạo, có độ chính xác cao, có thể đo được nhiệt độ ở phạm vi rộng. Hãy giải thích hoạt động của nhiệt kế khí dựa trên định luật Charles?

Trả lời

Nhiệt kế khí gồm một bình chứa khí (thường là thuỷ ngân hoặc cồn), một ống dẫn khí, và một thang đo độ dài.

- Khi nhiệt độ môi trường thay đổi, thể tích của khí trong bình chứa khí cũng thay đổi.

- Theo định luật Charles, khi nhiệt độ tăng, thể tích của khí cũng tăng. Do đó, khi nhiệt độ môi trường tăng, mực chất lỏng trong ống dẫn khí sẽ di chuyển lên cao. Ngược lại, khi nhiệt độ môi trường gảim, mực chất lỏng trong ống dẫn khí sẽ di chuyển xuống thấp.

- Mức chất lỏng trong ống dẫn khí di chuyển đến vạch nào trên thang đo độ dài thì nhiệt độ môi trường lúc đó là giá trị tương ứng với vạch đó.

Câu 5: Một khối khí xác định giãn nở đẳng áp từ nhiệt độ t₁ = 32℃ đến nhiệt độ t₂ = 117℃, thể tích khối khí tăng thêm 1,7 lít. Tìm thể tích khối khí trước khi giãn nở.

Trả lời:

3. VẬN DỤNG (4 CÂU)

Câu 1: Một phân tử khí lí tưởng đang chuyển động qua tâm một bình cầu có đường kính d = 0,1m. Trong mỗi giây, phân tử này va chạm vào thành bình cầu 4000 lần. Coi rằng phân tử này chỉ va chạm với thành bình và tốc độ của phân tử là không đổi sau mỗi va chạm. Tốc độ chuyển động trung bình của phân tử khí trong bình là bao nhiêu m/s.

Trả lời:

Giữa hai va chạm liên tiếp, phân tử đi quãng đường là 2d. Quãng đường đi được trong 1s (sau 4000 va chạm) chính là tốc độ trung bình của phân tử.

Vậy tốc độ trung bình là

Câu 2: Khí lí tưởng có M = 28 g/mol. Để làm nóng đẳng áp khí tăng nhiệt độ thêm , cần truyền cho khí nhiệt lượng Q₁ = 10J. Để làm lạnh đẳng tích khối khí trở về nhiệt độ ban đầu, cần thu nhiệt của khí một nhiệt lượng Q₂ = 8J. Khối lượng của khí bằng bao nhiêu gam?

Trả lời:

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

Trả lời

Câu 4: Một bình hình trụ dung tích 8 lít, đặt thẳng đứng, đậy kín bằng một nắp khối lượng 2kg, đường kính 20cm. Trong bình chứa khí ở nhiệt độ 100℃ và áp suất bằng áp suất khí quyển 10⁵ Pa. Khí nhiệt độ trong bình giảm còn 20℃ thì:

a) Áp suất khí trong bình bằng bao nhiêu?

b) Muốn mở nắp bình cần một lực tối thiểu bằng bao nhiêu? Lấy g = 9,8 m/s².

Trả lời:

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Người ta bơm khí oxigen ở điều kiện chuẩn vào một bình có thể tích 5000 lít. Sau nửa giờ bình chứa đầy khí ở nhiệt độ 24℃ và áp suất 765 mmHg. Xác định khối lượng khí bơm vào sau mỗi giây. Coi quá trình bơm diễn ra 1 cách đều đặn. Khối lượng riêng của khí ở điều kiện tiêu chuẩn là .

Trả lời

Câu 2: Khi tăng nhiệt độ của khí lý tưởng đơn nguyên tử thêm , vận tốc trung bình bình phương của các phân tử khí tăng từ lên

. Cần tăng thêm nhiệt độ bao nhiêu để vận tốc trung bình bình phương của các phân tử khí tăng từ lên .

Trả lời: