Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Vật Lí lớp 12 Bài 9: Định luật Boyle chi tiết sách Kết nối tri thức giúp học sinh xem và so sánh lời giải từ đó biết cách làm bài tập môn Vật lí 12. Mời các bạn đón xem:
Giải bài tập Vật Lí 12 Bài 9: Định luật Boyle
Lời giải:
Với một lượng khí nhất định, ở nhiệt độ không đổi, áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch với nhau. Tích số của áp suất và thể tích luôn không đổi.
I. Các thông số trạng thái của một lượng khí
Câu hỏi (trang 37)
Các thông số trạng thái của một lượng khí đều là đại lượng có thể đo hoặc xác định được bằng các dụng cụ đo lường.
Lời giải:
Áp kế: Dùng để đo áp suất khí trong hộp kín.
Nhiệt kế: Dùng để đo nhiệt độ khí trong hộp kín.
Xylanh: Dùng để đo thể tích khí trong hộp kín.
Câu hỏi 2 trang 37 Vật lí 12: Nêu tên đơn vị của các đại lượng này trong hệ SI.
Lời giải:
Đại lượng |
Ký hiệu |
Đơn vị SI |
Áp suất |
p |
Pascal (Pa) |
Nhiệt độ |
T |
Kelvin (K) |
Thể tích |
V |
Mét khối (m3) |
Lời giải:
Đại lượng |
Bóng mát |
Ngoài nắng |
Áp suất |
p₁ |
p₂ (P₂ > P₁) |
Nhiệt độ |
T₁ |
T₂ (T₂ > T₁) |
Thể tích |
V₁ |
V₂ (V₂ > V₁) |
II. Định luật Boyle
Hoạt động trang 38 Vật lí 12: Chuẩn bị: Bộ thí nghiệm về chất khí
- Xi lanh trong suốt có độ chia nhỏ nhất 0,5 cm3 (1).
- Pit-tông có ống nối khí trong xi lanh với áp kế (2).
- Áp kế có độ chia nhỏ nhất 0,05.105 Pa (3).
- Giá đỡ thí nghiệm (4).
- Thước đo (5).
Tiến hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 9.4.
- Dịch chuyển từ từ pit-tông để làm thay đổi thể tích khí.
- Đọc và ghi kết quả thí nghiệm vào vở tương tự mẫu ở Bảng 9.1.
Bảng 9.1. Ví dụ về kết quả thí nghiệm khảo sát mối quan hệ của thể tích và áp suất trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí xác định
Lần thí nghiệm | V (cm3) | p (105 Pa) |
1 | 3,0 | 1,0 |
2 | 2,5 | 1,2 |
3 | 2,0 | 1,5 |
4 | 1,5 | 1,9 |
Từ kết quả thí nghiệm ở Bảng 9.1, thực hiện các yêu cầu sau:
1. Xác định giá trị của tích pV trong mỗi lần thí nghiệm.
2. Vẽ đường biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất p vào thể tích V trong hệ toạ độ (p,V).
3. Phát biểu mối quan hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt.
Lời giải:
1.
p1V1 = 3,0.1,0 = 3,0
p2V2 = 2,5.1,2 = 3,0
p3V3 = 2,0.1,5 = 3,0
p4V4 = 1,5.1,9 = 2,85
2.
3. Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, tích của áp suất và thể tích luôn không đổi.
Lời giải:
Biểu diễn p và :
- Dạng đường biểu diễn: Đường thẳng.
- Lý do:
+ Theo định luật Boyle (Mariotte): pV = const
+ Biến đổi công thức:
+ Vẽ đồ thị:
Trục hoành:
Trục tung: p
Các điểm (, p₁) và (, p₂) nằm trên đường thẳng.
Câu hỏi 2 trang 39 Vật lí 12: Tìm ví dụ về quá trình đẳng nhiệt trong đời sống.
Lời giải:
Ví dụ về quá trình đẳng nhiệt:
- Bơm xe đạp: Khi ta ấn pit-tông, thể tích khí giảm, áp suất khí tăng. Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ môi trường không đổi (gần như đẳng nhiệt).
- Bình xịt khử trùng: Khí bên trong bình được nén dưới áp suất cao. Khi ta ấn nút, van mở, khí thoát ra ngoài, thể tích khí tăng. Do có van điều tiết, áp suất khí giảm dần, nhưng nhiệt độ khí gần như không đổi (gần như đẳng nhiệt).
- Nén khí trong bình: Khi nén khí, thể tích khí giảm, áp suất khí tăng. Quá trình này có thể được thực hiện gần như đẳng nhiệt bằng cách sử dụng nước để làm mát bình khí.
Bài tập vận dụng (trang 40)
Lời giải:
Ta có:
p₁V₁ = p₂V₂ =>
Lời giải:
Áp suất tại đáy giếng:
p₁ = p₀ + hρg = 1,013.105+6.1003.9,81 = 1,592.105 Pa
Áp dụng định luật Boyle:
p₁V₁ = p₂V₂ =>
Thể tích của bọt khí tăng lên 1,57 lần khi lên tới mặt nước.
Lý thuyết Định luật Boyle
I. Các thông số trạng thái của một lượng khí
- Một lượng khí đựng trong một bình kín được xác định bởi bốn đại lượng là khối lượng (m), thể tích (V), nhiệt độ (T) và áp suất (p).
- Khi thể tích, nhiệt độ và áp suất của một khối lượng khí xác định không thay đổi, ta nói lượng khí ở trạng thái cân bằng. Thể tích, áp suất và nhiệt độ của lượng khí được gọi là các thông số trạng thái của nó.
- Khí chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái, gọi tắt là quá trình.
- Người ta thường biểu diễn trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái của một khối lượng khí xác định bằng hình dưới đây:
- Trong hầu hết các quá trình biến đổi trạng thái của một khối lượng khí xác định thì cả ba thông số trạng thái (áp suất, thể tích, nhiệt độ) đều có thể biến đổi.
II. Định luật Boyle
1. Quá trình đẳng nhiệt
Quá trình biến đổi trạng thái của một khối lượng khí xác định khi nhiệt độ giữ không đổi được gọi là quá trình đẳng nhiệt.
2. Định luật Boyle
- Khi nhiệt độ của một khối lượng khí xác định giữ không đổi thì áp suất gây ra bởi khí tỉ lệ nghịch với thể tích của nó:
pV = hằng số
- Đồ thị biểu diễn định luật Boyle là một nhánh của đường hypebol.
- Đường đẳng nhiệt của cùng một lượng khí ứng với các nhiệt độ khác nhau thì khác nhau. Đường đẳng nhiệt của cùng một lượng khí ứng với nhiệt độ ở thấp hơn đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ , với .
- Nếu gọi là áp suất và thể tích của khí ở trạng thái 1; là áp suất và thể tích của khí ở trạng thái 2 thì:
Sơ đồ tư duy Định luật Boyle
Xem thêm các bài giải bài tập Vật Lí lớp 12 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 8. Mô hình động học phân tử chất khí
Bài 11. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng
Bài 12. Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ
Bài 13. Bài tập về khí lí tưởng