Bài tập nhiệt tổng hợp

17/3/2010 [Đề cương học tập Vật lý dành cho lớp 10 cơ bản THTH -ĐHSP] PHẦN VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC (Chương trình chuẩn lớp 10) Trang 1/15 PHẦN VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC NHIỆT HỌC (Chương trình chuẩn) Biên soạn: GV Trần Triệu Phú Phương pháp giải toán
Đọc đề, phân tích đề, phân tích hiện tượng, xem có bao nhiêu trạng thái.  Liệt kê các thông số của TỪNG trạng thái Trạng thái 1 Trạng thái 2 Trạng thái 3 p1= V1= T1= p2= V2= T2= p3= V3= T3=  Xét xem các quá trình giữa các trạng thái là quá trình nào rồi áp dụng các định luật tương tứng để tìm các đại lượng yêu cầu:
đẳng nhiệt (Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt),
đẳng tích (Định luật Sác-lơ),
đẳng áp (Định luật đẳng áp),
hay không phải là đẳng quá trình (Phương trình trạng thái ). Chú ý: • Các định luật trong phần này đều phải áp dụng với một khối khí xác định (khối lượng khí không đổi) • Khi áp dụng các định luật, p của các trạng thái phải cùng đơn vị, V của các trạng thái phải cùng đơn vị. • Các đơn vị của áp suất p có thể có: Pa, N/m2, mmHg, at, atm, tor, bar. • Các đơn vị có thể có của thể tích: l, ml, m3, cm3, … • Nhiệt độ đều phải đổi về K khi thay giá trị vào các công thức (T = t0C+273) • Nếu các trạng thái được biểu diễn trên đồ thị thì chú ý xác định thật chính xác xem các quá trình giữa các trạng thái là đẳng quá trình gì hay là không phải đẳng quá trình, sau đó tóm tắt TẤT CẢ các thông số có thể biết được theo mẫu như trên. Bài tập mẫu a) Một bình chứa khí nóng đang ở nhiệt độ 270C có áp suất 1atm được đun nóng thêm 50C. Tính áp suất lúc này. Biết rằng bình không vỡ. 17/3/2010 [Đề cương học tập Vật lý dành cho lớp 10 cơ bản THTH -ĐHSP] PHẦN VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC (Chương trình chuẩn lớp 10) Trang 2/15 b) Sau đó, người ta không đun nữa và tháo nắp bình, nhiệt độ và áp suất khối khí này hạ xuống bằng với nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển (250C, 1atm). Tính thể tích khối khí lúc này và tính thể tích khí bị tràn ra khỏi bình? Biết bình có dung tích là 2l. Giải: a) Trạng thái 1: Trạng thái 2: p1=1atm p2=? V1 V2=V1 (do bình không vỡ) T1=27+273=300K T2=(27+5)+273=305K Quá trình biến đổi trạng thái từ 1->2 là quá trình đẳng tích, do vậy, ta áp dụng định luật Sác-lơ: p1/T1 = p2/T2  1/300 = p2/305  p2 ≈ 1,02atm Vậy, áp suất sau khi đun là 1,02atm b) Trạng thái 3: p3=1atm V3=? T3=25+273=208K Quá trình biến đổi trạng thái từ 2->3 không là đẳng quá trình, do vậy, ta áp dụng phương trình trạng thái cho KLT: p2.V2/T2 = p3.V3/T3  1,02.2/305 = 1.V3/208  V3 ≈ 2,07l Vậy, khối khí sau khi hạ nhiệt có thể tích là 2,07 lít, và do vậy, nó bị tràn ra khỏi bình 0,07 lít. Bài tập N1. Ở nhiệt độ không đổi, dưới áp suất 104N/m2. Một lượng khí có thể tích 10 lít. Tính thể tích của lượng khí đó dưới áp suất 5.104N/m2. ĐS: 2 lít. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N2. Tìm hệ thức giữa khối lượng riêng và áp suất của chất khí trong quá trình đẳng nhiệt. 17/3/2010 [Đề cương học tập Vật lý dành cho lớp 10 cơ bản THTH -ĐHSP] PHẦN VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC (Chương trình chuẩn lớp 10) Trang 3/15 ĐS: p1d2=p2d1. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N3. Bơm không khí ở áp suất 1at vào một quả bóng bằng cao su, mỗi lần nén pittông thì đẩy được 125cm3. Nếu nén 40 lần thì áp suất khí trong bóng là bao nhiêu? Biết dung tích bóng lúc đó là 2,5lít. Cho rằng trước khi bơm trong quả bóng không có không khí và khi bơm nhiệt độ không đổi. ĐS: 2at. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N4. Tính áp suất của một lượng khí H2 ở 300C. Biết áp suất của lượng khí này ở 00C là 700mmHg, thể tích của khí được giữ không đổi. ĐS: 777mmHg. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N5. Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ 270C và dưới áp suất 0,6at. Khi đèn cháy sáng áp suất trong đèn là 1at và không làm vỡ bóng đèn. Tính nhiệt độ khí trong đèn khi cháy sáng? Giả sử rằng bóng đèn giãn nở không đáng kể. ĐS: 2270C. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N6. Một bánh xe được bơm vào lúc sáng sớm khi nhiệt độ không khí xung quanh là 70C. Hỏi áp suất khí trong ruột bánh xe tăng thêm bao nhiêu phần trăm vào giữa trưa, lúc nhiệt độ lên đến 350C. ĐS: 10%. 17/3/2010 [Đề cương học tập Vật lý dành cho lớp 10 cơ bản THTH -ĐHSP] PHẦN VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC (Chương trình chuẩn lớp 10) Trang 4/15 .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N7. Ở nhiệt độ 2730C, thể tích của một lượng khí là 10 lít. Tính thể tích của lượng khí đó ở 5460C khi áp suất không đổi? ĐS: 15 lít. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... --------------------------------------- N8. 12g khí chiếm thể tích 4 lít ở 70C. Sau khi nung nóng đẳng áp, khối lượng riêng của khí là 1,2g/lit. Tính nhiệt độ của khí sau khi nung? ĐS: 4270C. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N9. Chất khí trong xy lanh của một động cơ nhiệt có áp suất 2atm và nhiệt độ là 1270C. a) Khi thể tích không đổi, nhiệt độ giảm còn 270C thì áp suất trong xy lanh là bao nhiêu? b) Khi nhiệt độ trong xy lanh không thay đổi, muốn tăng áp suất lên 8atm thì thể tích thay đổi thế nào c) Nếu nén, thể tích khí giảm 2 lần. Áp suất tăng lên 3atm thì nhiệt độ lúc đó bằng bao nhiêu? ĐS: a. 1,5atm; b. giảm 4 lần; c. 270C. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... 17/3/2010 [Đề cương học tập Vật lý dành cho lớp 10 cơ bản THTH -ĐHSP] PHẦN VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC (Chương trình chuẩn lớp 10) Trang 5/15 .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N10. Trong xy lanh của một động cơ đốt trong hỗn hợp khí ở áp suất 1atm, nhiệt độ 470C có thể tích 40dm3. Tính nhiệt độ của khí sau khi nén? Biết thể tích sau khi nén là 5dm3, áp suất 15atm. ĐS: 3270C. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N11. Một hình cầu dung tích 20 lít chứa oxy ở 160C dưới áp suất 100atm. Tính thể tích lượng oxy ở điều kiện tiêu chuẩn? ĐS: 1889 lít. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N12. Pittông của một máy nén, sau mỗi lần nén đưa được 4 lít khí ở nhiệt độ 270C và áp suất 1 atm vào bình chứa khí có thể tích 2m3. Tính nhiệt độ khí trong bình khi pittông thực hiện được 1000 lần nén. Biết áp suất lúc đó là 2,1 atm. ĐS: 420C. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... N13. Áp suất khí trong xy lanh của một động cơ vào cuối kỳ nén là bao nhiêu? Biết trong quá trình nén, nhiệt độ tăng từ 500C đến 2500C; thể tích giảm từ 0,75 lít đến 0,12 lít. Áp suất ban đầu là 8.104 N/m2. ĐS: 80,96.104N/m2 .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... 17/3/2010 [Đề cương học tập Vật lý dành cho lớp 10 cơ bản THTH -ĐHSP] PHẦN VẬT LÝ PHÂN TỬ VÀ NHIỆT HỌC (Chương trình chuẩn lớp 10) Trang 6/15 .................................................................................................................................................................................................................... . N14. Một lượng khí ở áp suất 1atm, nhiệt độ 270C chiếm thể tích 5 lít. Biến đổi đẳng tích tới nhiệt độ 3270C, rồi sau đó, biến đổi đẳng áp lượng khí này, biết nhiệt độ trong quá trình đẳng áp tăng 1200C. Tìm áp suất và thể tích khí sau khi biến đổi. ĐS: 2atm; 6 lít. .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................................................................... ------------------------------------------------------ N15. Một nhiệt lượng kế chứa 2kg nước ở 150C, cho vào nhiệt lượng kế quả cầu bằng thau có khối lượng 500g ở 1000C. Tính nhiệt độ cân bằng của hệ. Cho Cthau=368 J/kg.độ; Cnước=4190 J/kg.độ. ĐS: 16,80C. .................................................................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................................................................