19 ví dụ về thuyết động học chất khí
1. Một khí lý tưởng trong bình kín ban đầu có áp suất P và thể tích V. Nếu áp suất của khí tăng lên gấp 4 lần so với ban đầu và thể tích khí không đổi, thì tỉ số giữa động năng ban đầu và động năng cuối cùng của khí là...
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Áp suất ban đầu (P)1) = P
Áp suất cuối cùng (P)2) = 4P
Thể tích ban đầu (V)1) = V
Tập cuối (V)2) = V
Yêu cầu So sánh động năng ban đầu và động năng cuối cùng (EK)1 : EK2)
Jawab :
Mối quan hệ giữa áp suất (P), thể tích (V) và động năng (EK) của một khí lý tưởng :
So sánh động năng ban đầu và động năng cuối cùng :
2. Xác định động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử khí ở nhiệt độ 57°C.oC!
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Nhiệt độ khí (T) = 57oC + 273 = 330 Kelvin
Hằng số Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 Joule/Kelvin
Yêu cầu : Năng lượng động tịnh tiến trung bình
Jawab :
Mối quan hệ giữa động năng và nhiệt độ khí :
động năng tịnh tiến trung bình :
3. Một chất khí ở nhiệt độ 27°CoKhí C nằm trong một bình kín. Để tăng động năng của nó lên gấp đôi động năng ban đầu, khí này phải được đun nóng đến nhiệt độ...
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Nhiệt độ ban đầu (T)1) = 27oC + 273 = 300 K
Động năng ban đầu = EK
Động năng cuối cùng = 4 EK
Yêu cầu : Nhiệt độ cuối cùng (T)2)
Jawab :
Nhiệt độ cuối cùng của khí là 600 K hoặc 327oC.
4. Một khí lý tưởng nằm trong không gian kín. Khí lý tưởng được nung nóng cho đến khi tốc độ trung bình của các hạt khí tăng lên gấp 3 lần tốc độ ban đầu. Nếu nhiệt độ ban đầu của khí là 27°CoC, thì nhiệt độ cuối cùng của khí lý tưởng là...
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Nhiệt độ ban đầu = 27oC + 273 = 300 Kelvin
Vận tốc ban đầu = v
Vận tốc cuối cùng = 2v
Yêu cầu : Nhiệt độ cuối cùng của khí lý tưởng
Jawab :
Tốc độ trung bình cuối cùng = 2 x Tốc độ trung bình ban đầu
5. Có 3 mol khí trong một căn phòng có thể tích 36 lít. Mỗi phân tử khí có động năng là 5 x 10⁻³-21 Joule. Hằng số khí phổ quát = 8,315 J/mol.K và hằng số Boltzmann = 1,38 x 10⁻³-23 J/K. Tính áp suất khí trong phòng!
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Số mol (n) = 3 mol
Thể tích = 36 lít = 36 dm³3 = 36 x 10-3 m3
Hằng số Boltzmann (k) = 1,38 x 10-23 J / K
Động năng (EK) = 5 x 10-21 Joule
Hằng số khí phổ quát (R) = 8,315 J/mol.K
Yêu cầu : áp suất khí (P)
Jawab :
Tính nhiệt độ (T) bằng cách sử dụng công thức động năng và nhiệt độ của khí:
Tính áp suất khí bằng cách sử dụng công thức Định luật khí lý tưởng (theo số mol, n):
Áp suất khí là 1,67 x 10⁵ Pascal hoặc 1,67 atm.
6. Trong một bình kín, thể tích khí giãn nở gấp 2 lần thể tích ban đầu (V).o = thể tích ban đầu, Po = áp suất ban đầu) và nhiệt độ khí tăng lên gấp 4 lần so với ban đầu. Áp suất khí trở thành...
A.Po
B. 2 Po
C. 4 Po
D. 6 Po
E. 8 Po
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Thể tích khí ban đầu (V)1) = Vo
Thể tích khí cuối cùng (V)2) = 2Vo
Nhiệt độ ban đầu của khí (T)1) = T
Nhiệt độ cuối cùng của khí (T)2) = 4T
Áp suất khí ban đầu (P)1) = Po
Yêu cầu: Áp suất khí cuối cùng (P)2)
Hàm:
Đáp án đúng là B.
7. Một lượng khí lý tưởng nhất định trải qua quá trình đẳng nhiệt, sao cho áp suất tăng gấp 2 lần áp suất ban đầu, thì thể tích trở thành...
A. Gấp 4 lần bản gốc
B. Lặp lại 2 lần
C. Gấp ½ lần so với bản gốc
D. ¼ lần so với bản gốc
E. vẫn còn
Cuộc thảo luận
Đẳng nhiệt = nhiệt độ không đổi
Ai cũng biết rằng:
Thể tích khí ban đầu (V)1) = V
Áp suất khí ban đầu (P)1) = P
Áp suất khí cuối cùng (P)2) = 2P
Yêu cầu: Thể tích khí cuối cùng (V)2)
Hàm:
P1 V1 = P2 V2
PV = (2P) V2
V = (2) V2
V2 = V / 2
V2 = ½ V
Đáp án đúng là C.
8. Trong một bình kín, thể tích khí giãn nở gấp 2 lần thể tích ban đầu (V₀ = thể tích ban đầu, Po = áp suất ban đầu) và nhiệt độ của khí tăng lên gấp 4 lần nhiệt độ ban đầu. Áp suất của khí trở nên…
A.Po
B. 2 Po
C. 4 Po
D. 6 Po
E. 8 Po
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Thể tích khí ban đầu (V)1) = Vo
Thể tích khí cuối cùng (V)2) = 2Vo
Nhiệt độ ban đầu của khí (T)1) = T
Nhiệt độ cuối cùng của khí (T)2) = 4T
Áp suất khí ban đầu (P)1) = Po
Yêu cầu : Áp suất khí cuối cùng (P)2)
Jawab :
Đáp án đúng là B.
9. Một lượng khí lý tưởng nhất định trải qua quá trình đẳng nhiệt, sao cho áp suất tăng gấp 2 lần áp suất ban đầu, thì thể tích trở thành...
A. Gấp 4 lần bản gốc
B. Lặp lại 2 lần
C. Gấp ½ lần so với bản gốc
D. ¼ lần so với bản gốc
E. vẫn còn
Cuộc thảo luận
Đẳng nhiệt = nhiệt độ không đổi
Người ta biết rằng :
Thể tích khí ban đầu (V)1) = V
Áp suất khí ban đầu (P)1) = P
Áp suất khí cuối cùng (P)2) = 2P
Yêu cầu Thể tích cuối cùng của khí (V)2)
Jawab :
P1 V1 = P2 V2
PV = (2P) V2
V = (2) V2
V2 = V / 2
V2 = ½ V
Đáp án đúng là C.
10. Áp suất của một khí lý tưởng trong không gian kín tác dụng lên thành ống được biểu diễn như sau :
P = 2N / 3V EK
P = áp suất (Pa)
N = số lượng phân tử khí (hạt)
V = thể tích khí
EK = động năng trung bình của các phân tử (J).
Phát biểu chính xác về công thức trên là…
A. Áp suất của khí tác dụng lên thành bình phụ thuộc vào số lượng phân tử trên một đơn vị thể tích.
B. Động năng của chất khí không phụ thuộc vào áp suất do các phân tử tác dụng lên thành bình.
C. Thể tích khí trong bình không thay đổi nếu áp suất khí thay đổi.
D. Số lượng phân tử khí giảm đi, do đó động năng của các phân tử sẽ tăng lên.
E. Thể tích khí tăng lên, do đó số lượng phân tử khí cũng tăng lên.
Cuộc thảo luận
Buồng được đóng kín để dù áp suất khí thay đổi, thể tích khí trong ống vẫn không thay đổi.
Đáp án đúng là C.
11. Áp suất của một khí lý tưởng trong không gian kín tác dụng lên thành ống được biểu diễn bằng công thức P = (2N / 3V) EK. Trong đó, P = áp suất (Pa), N = số phân tử ( hạt) khí và EK là động năng trung bình của các phân tử (J). Dựa trên phương trình này, phát biểu đúng là...
A. Áp suất của khí tác dụng lên thành tường phụ thuộc vào động năng trung bình của các phân tử.
B. Động năng của chất khí phụ thuộc vào áp suất do các phân tử tác dụng lên thành bình.
C. Nhiệt độ của khí trong ống sẽ thay đổi nếu áp suất khí thay đổi.
D. Nếu số lượng phân tử khí giảm, thể tích động năng của các phân tử sẽ giảm.
E. Nếu thể tích khí tăng lên, áp suất khí sẽ giảm xuống.
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết rằng:
Công thức tính áp suất: P = (2N / 3V) EK
P = áp suất
N = số lượng phân tử hạt khí
V = thể tích khí
EK = động năng trung bình
P tỷ lệ thuận với N và EK
P tỷ lệ nghịch với V
N tỷ lệ thuận với thể tích
N tỷ lệ nghịch với EK
Câu hỏi: Phát biểu nào sau đây là đúng?
Hàm:
Đáp án A sai vì dựa trên công thức trên, áp suất khí (P) phụ thuộc vào động năng, chứ không phải động năng trung bình.
Đáp án B sai vì áp suất phụ thuộc vào động năng của khí, chứ không phải ngược lại.
Đáp án C sai vì dựa trên công thức trên, nhiệt độ không phụ thuộc vào áp suất.
Đáp án D sai vì N tỷ lệ nghịch với EK, nghĩa là nếu N lớn thì EK cũng lớn.
E là đáp án đúng vì áp suất (P) tỷ lệ nghịch với thể tích (V).
Đáp án đúng là E.
12. Nếu một chất khí lý tưởng trong bình được nén (tăng áp suất), chất khí đó sẽ trải qua….
A. Giảm tốc độ hạt
B. Giảm nhiệt độ
C. Tăng nhiệt độ
D. Bổ sung các hạt khí
E. Giảm thiểu các hạt khí
Cuộc thảo luận
Định luật khí lý tưởng (tính theo mol) :
PV = nRT
Định luật khí lý tưởng (về số lượng phân tử) :
PV = NkT
Mối quan hệ giữa động năng và nhiệt độ khí :
EK = 3/2 kT
Thông tin :
P = áp suất, V = thể tích, T = nhiệt độ, n = số mol, N = số phân tử, R = hằng số khí lý tưởng, k = hằng số Boltzmann.
Dựa trên ba công thức trên, ta có thể rút ra các kết luận sau:
– Nếu khí bị nén, thể tích (V) của khí sẽ giảm.
– Nếu thể tích (V) của khí giảm, áp suất (P) của khí tăng và nhiệt độ (T) của khí tăng.
– Phòng kín (thể tích không đổi), do đó số mol khí (n) và số hạt khí (N) không thay đổi.
– Nếu nhiệt độ (T) của khí tăng lên, động năng (EK) của khí cũng tăng lên. Nếu động năng của khí tăng lên, tốc độ của các hạt khí cũng tăng lên (EK = ½ mv² , v = tốc độ).
Đáp án đúng là C.
13. Một lượng khí lý tưởng trong một ống kín được nung nóng đẳng tích sao cho nhiệt độ của nó tăng lên gấp bốn lần nhiệt độ ban đầu. Động năng trung bình của các phân tử khí lý tưởng là….
A. Gấp ¼ lần so với bản gốc
B. Gấp ½ lần so với bản gốc
C. Giống như trước đây
D. Lặp lại 2 lần
E. Gấp 4 lần bản gốc
Cuộc thảo luận
Đường đẳng tích = thể tích không đổi
Mối quan hệ giữa động năng trung bình (EK) và nhiệt độ (T) của một chất khí được biểu thị bằng phương trình dưới đây:
EK = 3/2 kT
Mô tả: EK = động năng, T = nhiệt độ, 3/2 = hằng số, k = hằng số Boltzmann.
Dựa trên công thức này, có vẻ như động năng tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Vì vậy, nhiệt độ càng cao thì động năng càng lớn. Nếu nhiệt độ tăng gấp bốn lần, động năng cũng sẽ tăng gấp bốn lần.
Đáp án đúng là E.
14. Một khí lý tưởng có áp suất P và thể tích V trong không gian kín. Nếu áp suất của khí trong không gian giảm xuống còn 1/4 so với áp suất ban đầu ở thể tích không đổi, thì tỉ số động năng trước và sau khi giảm áp suất là…
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 4 : 1
E. 5 : 1
Cuộc thảo luận
Người ta biết rằng :
Thể tích ban đầu = V
Thể tích cuối cùng = V
Áp suất ban đầu của khí = P
Áp suất cuối cùng của khí = ¼ P
Câu hỏi : So sánh động năng ban đầu và động năng cuối cùng (EK 1 : EK 2 )
Trả lời :
Mối quan hệ giữa áp suất (P), thể tích (V) và động năng (EK) của khí:
So sánh động năng ban đầu và động năng cuối cùng:
Đáp án đúng là D.
15. Nhiệt độ của một khí lý tưởng trong ống được biểu diễn bằng công thức EK = 3/2 kT, trong đó T là nhiệt độ tuyệt đối và EK = động năng trung bình của các phân tử khí. Dựa trên phương trình trên…
A. Nhiệt độ của khí càng cao thì động năng của nó càng nhỏ.
B. Nhiệt độ khí càng cao, các hạt khí chuyển động càng chậm.
C. Nhiệt độ khí càng cao, các hạt khí chuyển động càng nhanh.
D. Nhiệt độ khí tỷ lệ nghịch với động năng của khí.
E. Nhiệt độ khí không ảnh hưởng đến chuyển động của các hạt khí.
Cuộc thảo luận
Dựa trên công thức trên, nhiệt độ tỷ lệ thuận với động năng. Nhiệt độ càng cao, động năng càng lớn. Động năng tỷ lệ thuận với tốc độ chuyển động của các hạt khí (EK = ½ mv² , trong đó EK = động năng, v = vận tốc). Động năng càng lớn, tốc độ chuyển động của các hạt khí càng nhanh.
Đáp án đúng là C.
7. Các yếu tố ảnh hưởng đến động năng của khí trong không gian kín:
(1) áp suất
(2) khối lượng
(3) nhiệt độ
(4) các loại chất
Câu đúng là…
A. (1) và (2)
B. (1) và (3)
C. (1) và (4)
D. (2) chỉ
E. (3) chỉ
Cuộc thảo luận
Vì không gian kín nên thể tích khí không đổi, thể tích khí không ảnh hưởng đến động năng.
Đáp án đúng là B.
16. Hãy chú ý đến câu nói sau!
(1) Số lượng hạt khí tăng lên
(2) Số mol bị giảm
(3) Nhiệt độ tăng lên
(4) Khối lượng tăng lên
Các yếu tố có thể làm tăng áp suất khí trong không gian kín được biểu thị bằng con số…
Cuộc thảo luận
Phương trình tính áp suất khí trong không gian kín:
Thông tin:
P = áp suất, N = số phân tử khí, m = khối lượng, v = vận tốc trung bình của các phân tử, V = thể tích bình chứa, n = số mol.
Dựa trên phương trình trên,
Nếu số lượng hạt khí (N) tăng lên, áp suất khí (P) cũng tăng lên.
Nếu số mol (n) giảm thì áp suất khí (P) cũng giảm.
Nếu nhiệt độ (T) tăng thì áp suất khí (P) cũng tăng.
Nếu thể tích (V) tăng, áp suất khí (P) sẽ giảm.
Như vậy, các yếu tố có thể làm tăng áp suất khí trong không gian kín là 1 và 3.
17. Khí argon được chứa trong một căn phòng kín. Khi nhiệt độ thay đổi gấp đôi nhiệt độ ban đầu, tốc độ chuyển động của các hạt khí argon sẽ thay đổi gấp ... lần tốc độ ban đầu.
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết:
Nhiệt độ ban đầu = T
Nhiệt độ cuối cùng = 2T
Vận tốc ban đầu = v
Câu hỏi: Vận tốc cuối cùng = ….v
Trả lời:
Công thức biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ, động năng trung bình và nhiệt độ khí:
Thông tin:
v = vận tốc, k = hằng số Bolztmann, T = nhiệt độ, m = khối lượng
Tốc độ ban đầu:
Giả sử k = 1, T = 1 và m = 1.
Nếu nhiệt độ cuối cùng bằng 2 thì tốc độ cuối cùng là:
Tốc độ cuối cùng = √2 lần tốc độ ban đầu.
18. Một lượng khí đơn nguyên tử lý tưởng ban đầu có áp suất 120 kPa. Sau đó, khí được nung nóng ở áp suất không đổi để giãn nở. Giả sử hằng số khí phổ quát được biểu thị là R J.mol⁻¹.K⁻¹ . Nếu trong quá trình đó nhiệt độ của khí tăng lên đến 38,4/R Kelvin và công do khí thực hiện để giãn nở là 8,4 J/kmol, thì thể tích ban đầu của khí trên mỗi kmol là...
A. 210 cc
B. 225 cc
C. 235 cc
D. 240 cc
E. 250 cc
Cuộc thảo luận
Ai cũng biết:
Áp suất (P) = 120 kPa = 120.000 Pascal
Hằng số khí phổ quát = R
Nhiệt độ (T) = 38,4/R
Công (W) trên kilomol = 8,4 Jun
Câu hỏi: Thể tích ban đầu (V1 ) trên mỗi kilomol
Trả lời:
Tính thể tích cuối cùng (V2 ) :
PV 2 = n RT
120.000 (V 2 ) = R (38,4/R)
120.000 (V 2 ) = 38,4
V 2 = 38,4 /120.000
V 2 = 0,00032
V 2 = 0,32 x 10 -3 m 3 /kmol
V2 = 0,32 x 10 -3 x 10 6 cm 3 / kmol
V 2 = 0,32 x 10 3 cm 3 /kmol
V 2 = 320 cm 3 /kmol
V 2 = 320 cc/kmol
Tính thể tích ban đầu (V 1 ):
W = P (V 2 – V 1 )
8,4 = 120 x 10³ ( 0,32 x 10⁻³ – V 1 )
8,4 = 120 x 10³ x 0,32 x 10⁻³ – (120 x 10³ V 1 )
8,4 = 120 x 0,32 – (120 x 10³ V 1 )
8,4 = 38,4 – (120 x 10³ V 1 )
(120 x 10 3 V 1 ) = 38,4 – 8,4
(120 x 10³ V 1 ) = 30
V 1 = 30 / (120 x 10 3 )
V 1 = 0,25 x 10 -3 m 3
V 1 = 0,25 x 10 -3 x 10 6 cm 3
V 1 = 0,25 x 10 3 cm 3
V 1 = 250 cm 3
V 1 = 250 cc
Đáp án đúng là E.
19. Khí argon có thể được coi là một khí lý tưởng. Khí này ban đầu có năng lượng nội tại E.1 và nhiệt độ T1Khí trải qua một quá trình bằng cách thực hiện công W, giải phóng năng lượng có giá trị Q và trạng thái năng lượng nội tại cuối cùng là E.f và nhiệt độ TfHình ảnh trên thể hiện độ lớn của sự thay đổi năng lượng. Kết luận của quá trình này là gì?
A. Khí trải qua quá trình đẳng áp và T f < T i
B. Khí trải qua quá trình đoạn nhiệt và T f < T i
C. Khí trải qua quá trình đẳng tích và T f < T i
D. Khí trải qua quá trình đẳng nhiệt và T f = T i
E. Khí trải qua quá trình đẳng tích và T f = T i
Cuộc thảo luận
Dựa trên hình ảnh, năng lượng ban đầu (E i ) và năng lượng cuối cùng (E f ) không thay đổi, nói cách khác, sự thay đổi năng lượng nội tại bằng không. Công thức tính sự thay đổi năng lượng nội tại: ΔU = 3/2 N k ΔT
Dựa trên công thức này, nếu sự thay đổi nội năng bằng 0 (ΔU=0), thì sự thay đổi nhiệt độ cũng bằng 0 (ΔT=0). Sự thay đổi nhiệt độ bằng 0 có nghĩa là nhiệt độ không thay đổi. Nếu nhiệt độ không thay đổi, khí đang trải qua quá trình đẳng nhiệt.
Đáp án đúng là D.
Nguồn câu hỏi:
Các câu hỏi Vật lý cho kỳ thi quốc gia dành cho học sinh trung học phổ thông/trung học nghề
