Bài 6. Định luật Boyle. Định luật Charles trang 42, 43, 44 Vật Lí 12 Chân trời sáng tạo

Câu hỏi tr 42 CHMĐ

Trả lời câu hỏi mở đầu trang 42 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Để đưa thuốc từ lọ vào trong xilanh của ống tiêm, ban đầu nhân viên y tế đẩy pit- tông sát đầu trên của xilanh, sau đó đưa đầu kim tiêm (được gắn với ống tiêm) vào trong lọ thuốc. Khi kéo pit-tông, thuốc sẽ chảy vào trong xilanh (Hình 6.1). Quá trình lấy máu dùng trong xét nghiệm tại các cơ sở y tế cũng hoàn toàn tương tự. Ứng dụng trên dựa vào các định luật của chất khí. Vậy, đó là những định luật nào?

Phương pháp giải:

Dựa vào các định luật của chất khí

Lời giải chi tiết:

Ứng dụng trên dựa vào các định luật Boyle và Charles

Câu hỏi tr 43 CH

Trả lời câu hỏi trang 43 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

1. Dự đoán mỗi liên hệ giữa áp suất và thể tích khi nén pit-tông xuông hoặc kéo pit-tông lên.

2. Tiến hành thí nghiệm theo các bước hướng dẫn, từ đó tính toán và kiểm tra biểu thức dự đoán, rút ra kết luận về mối liên hệ giữa p và V

Phương pháp giải:

Tiến hành thí nghiệm theo các bước hướng dẫn

Lời giải chi tiết:

1.

Nén pit-tông xuống: V giảm, p tăng.

Kéo pit-tông lên: V tăng, p giảm.

Mối liên hệ giữa p và V: tỉ lệ nghịch

2. Tích pV của khí luôn là một hằng số.

Mối liên hệ giữa p và V là tỉ lệ nghịch

Câu hỏi tr 44 CH

Trả lời câu hỏi trang 44 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

1. Từ số liệu Bảng 6.1, vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa p và V trong hệ toa độ p - V và p - \(\frac{1}{V}\). Nhận xét về dạng đồ thị.

2. Từ Hình 6.4, chứng minh rằng: T₂ > T₁

Lời giải chi tiết:

1.

- Đồ thị là một đường cong hypebol.

- Khi V tăng, p giảm và ngược lại.

- Tích số pV của các điểm trên đường cong xấp xỉ bằng hằng số.

2.

Hình trên cho thấy p₁ < p₂ vì quá trình chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 là đẳng tích nên T₁ < T₂

Câu hỏi tr 45 LT

Trả lời câu hỏi luyện tập trang 45 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Nén đẳng nhiệt một khối khí từ thể tích ban đầu 9 lít xuống còn 4 lít. Áp suất của khối khí sau khi nén tăng hay giảm bao nhiêu lần?

Phương pháp giải:

Vận dụng định luật Boyle

Lời giải chi tiết:

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow \frac{{{p_2}}}{{{p_1}}} = \frac{{{V_1}}}{{{V_2}}} = \frac{9}{4} = 2,25\)

Áp suất của khối khí sau khi nén tăng 2,25 lần

Câu hỏi tr 45 VD

Trả lời câu hỏi vận dụngtrang 45 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Dựa vào định luật Boyle, giải thích tại sao có thể rút thuốc (thể lỏng) từ trong lọ thuốc vào xilanh của ống tiêm khi nhân viên y tế kéo pit-tông như Hình 6.1.

Phương pháp giải:

Vận dụng định luật Boyle

Lời giải chi tiết:

- Ban đầu:

+ Thể tích khí trong xilanh (V₁) lớn.

+ Áp suất khí trong xilanh (p₁) bằng áp suất khí quyển (p₀).

- Khi kéo pit-tông:

+ Thể tích khí trong xilanh (V₂) giảm.

+ Theo định luật Boyle, áp suất khí trong xilanh (p₂) tăng.

+ Vì p₂ > p₀, áp suất khí trong xilanh lớn hơn áp suất khí quyển.

- Kết quả:

+ Thuốc (thể lỏng) bị đẩy từ lọ thuốc vào xilanh do chênh lệch áp suất.

+ Chênh lệch áp suất = p₂ - p₀

Câu hỏi tr 45 CH

Trả lời câu hỏi trang 45 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Tiến hành thí nghiệm theo các bước hướng dẫn, thu thập số liệu T, V trong các lần đo. Từ đó:

- Vẽ đồ thị V theo T trong hệ trục toạ độ V - T, nhận xét dạng đồ thị.

- Rút ra mối liên hệ giữa V và T trong quá trình biến đổi đẳng áp.

Phương pháp giải:

Tiến hành thí nghiệm theo các bước hướng dẫn

Lời giải chi tiết:

-

+ Đồ thị là một đường thẳng tỉ lệ thuận.

+ Khi T tăng, V tăng và ngược lại.

- Mối liên hệ giữa V và T:

+ V và T tỉ lệ thuận với nhau.

+ Tăng T, V tăng.

+ Giảm T, V giảm.

+ Tỉ số V/T luôn không đổi.

Câu hỏi tr 47 LT

Trả lời câu hỏi luyện tập trang 47 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Dựa vào thuyết động học phân tử chất khí, hãy giải thích vì sao đường đẳng áp p₂ lại ở trên đường đẳng áp p₁ trong hình 6.7

Phương pháp giải:

Dựa vào thuyết động học phân tử chất khí

Lời giải chi tiết:

- Nhiệt độ của hai đường đẳng áp là như nhau.

- Theo định luật Charles, V₂ > V₁ (V₂ và V₁ là thể tích tương ứng với p₂ và p₁).

- Do V₂ > V₁, mật độ phân tử trong trường hợp p₂ cao hơn.

- Với cùng nhiệt độ, mật độ phân tử cao hơn dẫn đến số lần va chạm và lực tổng hợp do va chạm lớn hơn.

Câu hỏi tr 47 CH

Trả lời câu hỏi trang 47 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Cho một khối khí dẫn nở đẳng áp từ nhiệt độ t₁ = 32 °C đến nhiệt độ t₂ = 117 °C, thể tích khối khí tăng thêm 1,7 lít. Xác định thể tích khối khí trước và sau khi dãn nở.

Phương pháp giải:

Vận dụng định luật Charles

Lời giải chi tiết:

\[\frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {V_1} = {T_1}\frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} = (32 + 273).\frac{{1,7}}{{117 + 273}} = 1,33l\]

Bài tập Bài 1

Trả lời câu hỏi bài 1 trang 47 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Hình nào dưới đây mô tả quá trình đẳng áp của một khối lượng khí xác định?

Phương pháp giải:

Đẳng áp thì p không đổi

Lời giải chi tiết:

Đáp án D

Bài tập Bài 2

Trả lời câu hỏi bài 2 trang 47 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Một khối khí xác định dãn nở đẳng nhiệt từ thể tích ban đầu 5 lít đến 12 lít thì áp suất khối khí đã giảm một lượng 80 kPa. Áp suất ban đầu của khối khí bằng bao nhiêu?

Phương pháp giải:

Áp dụng định luật Boyle

Lời giải chi tiết:

\[{p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {p_1} = \frac{{{p_2}{V_2}}}{{{V_1}}} = \frac{{\left( {{p_1} - 80000} \right)12}}{5} \Rightarrow {p_1}\]

Bài tập Bài 3

Trả lời câu hỏi bài 3 trang 47 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Một mô hình áp kế khí (Hình 6P.1) gồm một bình cầu thủy tinh có thể tích 270 cm³ gắn với một ống nhỏ AB nằm ngang có tiết diện 0,1 cm². Trong ống có một giọt thủy ngân. Ở 0 °C giọt thủy ngân cách A 30 cm. Tính khoảng di chuyển của giọt thủy ngân khi hơ nóng bình cầu đến 10 °C. Coi thể tích bình là không đổi.

Phương pháp giải:

Áp dụng định luật Boyle và Charles

Lời giải chi tiết:

Ta có:

Trạng thái 1: \[\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{T_1} = 273K}\\{{V_1} = 270 + 0,1.30 = 273c{m^3}}\end{array}} \right.\]

Trạng thái 2: \[\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{T_2} = 10 + 273 = 283K}\\{{V_2} = ?}\end{array}} \right.\]

=> \(\begin{array}{l}\frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} \leftrightarrow \frac{{273}}{{273}} = \frac{{{V_2}}}{{283}}\\ \to {V_2} = 283c{m^3} = 273 + l{\rm{s}}\\ \to l = \frac{{283 - 273}}{{0,1}} = 100cm\end{array}\)

Bài tập Bài 4

Trả lời câu hỏi bài 4 trang 47 SGK Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Vào những ngày trời nắng nóng, nhiệt độ không khí ngoài sân là 42 °C, trong khi nhiệt độ không khí trong nhà là 27 °C. Xem áp suất không khí trong nhà và ngoài sân là như nhau. Khối lượng riêng của không khí trong nhà lớn hơn khối lượng riêng của không khí ngoài sân bao nhiêu lần?

Phương pháp giải:

Vận dụng phương trình khí lí tưởng

Lời giải chi tiết:

\[\begin{array}{l}\frac{{{P_1}.{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{P_2}.{V_2}}}{{{T_2}}}\\ \Rightarrow \frac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{V_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow \frac{{{V_1}}}{{{V_2}}} = \frac{{{T_1}}}{{{T_2}}} \Rightarrow \frac{{{V_1}}}{{{V_2}}} = \frac{{300}}{{315}}\end{array}\]

Mà D = m/V

\( \Rightarrow \frac{{{D_1}}}{{{D_2}}} = \frac{{{V_2}}}{{{V_1}}} = \frac{{315}}{{300}} = 1,05\)lần