Chuyên đề tổng hợp Lý thuyết và bài tập Định luật Sac – lơ (Quá trình đẳng tích) môn Vật lý 10

LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT SAC – LƠ (QUÁ TRÌNH ĐẲNG TÍCH)

I. TRỌNG TÂM KIẾN THỨC

Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi.

Nội dung định luật Sac – lơ: với thể tích không đổi, áp suất của một lượng khí nhất định biến thiên tuyến tính theo nhiệt độ của khí

Công thức: \(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}{\rm{ }}\,\,{\rm{hay}}\,\,{\rm{ }}\frac{p}{T} = const\)

Đường đẳng tích

II. VÍ DỤ MINH HOẠ

Ví dụ 1: Đun nóng một khối khí được đựng trong một bình kín làm cho nhiệt độ của nó tăng thêm 1⁰C thì người ta thấy rằng áp suất của khối khí trong bình tăng thêm 1/360 lần áp suất ban đầu. Nhiệt độ ban đầu của khối khí bằng

   A. 187⁰C                          B. 360⁰C                            C. 273⁰C                           D. 87⁰C

Lời giải

Gọi T₀  là nhiệt độ ban đầu của khối khí

T1 là nhiệt độ của khối khí sau khi tăng \({T_1} = {T_0} + 1\)

P0 là áp suất ban đầu của khối khí

P1 là áp suất của khối khí khi tăng nhiệt độ \({P_1} = {P_0} + \frac{1}{{360}}{P_0}\)

Vì bình kín nên quá trình xảy ra đối với khối khí đặt trong bình là quá trình đẳng tích. Vì vậy theo định luật Sác-lơ, ta có:

\(\begin{array}{l} \frac{{{P_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{P_0} + \frac{1}{{360}}{P_0}}}{{{T_0} + 1}} = \frac{{{P_0}}}{{{T_0}}}{\rm{ }}\\ {\rm{suy ra:}}\,\,{\rm{ }}{T_0} = 360{\rm{K }}\\ {\rm{hay}}\,\,\,{\rm{ }}{t_0} = 360 - 273 = {87^o}{\rm{C}} \end{array}\)

Chú ý: Khi áp dụng công thức \(\frac{{{P_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{P_2}}}{{{T_2}}}\) chú ý đổi nhiệt độ giữa độ K và độ ⁰C:  \(T = t + 273\)

Đáp án D

Ví dụ 2: Một bình thép chứa khí ở 27⁰C dưới áp suất 6,3.10^-5Pa, làm lạnh bình tới nhiệt độ -73⁰C thì áp suất của khí trong bình là bao nhiêu?

   A. 6,3.10^-5Pa                    B.17,03.10^-5Pa                   C. 4,2.10^-5Pa                     D.9,45.10^-5Pa

Lời giải

\(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {p_2} = \frac{{{T_2}.{p_1}}}{{{T_1}}} = 4,{2.10^5}{\rm{Pa}}\)

Đáp án C

Ví dụ 3 : Một bình được nạp khí ở 33⁰C dưới áp suất 300 Pa. Sau đó bình được chuyển đến một nơi có nhiệt độ 37⁰C. Tính độ tăng áp suất của khí trong bình.

   A. 303,9Pa                       B. 3,9 Pa                            C. 336,4Pa                        D. 36,4.10^-5Pa

Lời giải

\(\begin{array}{l} \frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\\ \Rightarrow {p_2} = \frac{{{T_2}.{p_1}}}{{{T_1}}} = 303,9{\rm{Pa}}\\ \Rightarrow \Delta p = {p_2} - {p_1} = 3,9{\rm{Pa}} \end{array}\)

Đáp án B

Ví dụ 4 : Một bình thép chứa khí ở 7⁰C dưới áp suất 4atm. Nhiệt độ của khí trong bình là bao nhiêu khi áp suất khí tăng thêm 0,5atm

   A. 280 K                          B. 7⁰C                                C. 315 K                           D. 54K

Lời giải

\(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {T_2} = \frac{{{T_1}.{p_2}}}{{{p_1}}} = \frac{{280.4,5}}{4} = 315{\rm{K}}\)

Chú ý: Chú ý đổi nhiệt độ giữa độ K và độ ⁰C: \(T = t + 273\)

Đáp án C

Ví dụ 5 : Van an toàn của một nồi áp suất sẽ mở khi áp suất nồi bằng 9 atm. Ở 20⁰C, hơi trong nồi có áp suất 1,5atm. Hỏi ở nhiệt độ nào thì van an toàn sẽ mở

A. 1958 K                           B. 120 K                            C. 120⁰C                           D. 180⁰C

Lời giải

\(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}} \Rightarrow {T_2} = \frac{{{T_1}.{p_2}}}{{{p_1}}} = 1758{\rm{K}}\)

Chú ý: Chú ý đổi nhiệt độ giữa độ K và độ ⁰C: \(T = t + 273\)

Đáp án A

Ví dụ 6: khí trong bình kín có nhiệt độ là bao nhiêu biết khi áp suất tăng 2 lần thì nhiệt độ trong bình tăng thêm 313 K, thể tích không đổi.

   A. 313⁰C                          B. 40⁰C                              C. 156,5 K                        D. 40 K

Lời giải

\(\begin{array}{l} \frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\\ \Rightarrow {T_1} = \frac{{{T_2} \cdot {p_1}}}{{{p_2}}} = \frac{{\left( {{T_1} + 313} \right),{p_1}}}{{2{p_1}}} = 313{\rm{K}}\\ \Rightarrow t = {40^o}{\rm{C}} \end{array}\)

Đáp án B

III. BÀI TẬP RÈN LUYỆN KỸ NĂNG

Câu 1: Trong hệ toạ độ (P, T) đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng tích?

   A. đường hypebol

   B. Đường thẳng nếu kéo dài thì đi qua gốc toạ độ

   C. Đường thẳng nếu kéo dài thì không đi qua gốc toạ độ

   D. Đường thẳng cắt trục áp suất tại điểm \(p = {p_0}\)

Câu 2: Quá trình nào sau đây có thể xem là quá trình đẳng tích?

   A. Đun nóng khí trong 1 bình hở

   B. không khí trong quả bóng bị phơi nắng, nóng lên làm bong bóng căng ra (to hơn).

   C. Đun nóng khí trong 1 xilanh, khí nở đẩy pit tông di chuyển lên trên.

   D. Đun nóng khí trong 1 bình đậy kín.

Câu 3: Biểu thức nào sau đây không phù hợp với định luật Sác – lơ

   A.  p~T                                B.  \(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\)

   C.  p~t                                  D. \({p_1}{T_2} = {p_2}{T_1}\)

Câu 4: Công thức nào sau đây liên quan đến quá trình đẳng tích?

   A. \(\frac{P}{T} = \)  hằng số                                         B. \({P_1}{T_1} = {P_2}{T_2}\)

   C.  \(\frac{P}{V} = \) hằng số                                         D.  \(\frac{V}{T} = \) hằng số

Câu 5: Định luật Sác – lơ được áp dụng gần đúng

   A. với khí lí tưởng

   B. với khí thực

   C. ở nhiệt độ, áp suất khí thông thường

   D. với mọi trường hợp

Câu 6: Biết áp suất của khí trơ trong bóng đèn tăng 1,5 lần khi đèn cháy sáng so với tắt. Biết nhiệt độ đèn khí tắt là 27⁰C. Hỏi nhiệt độ đèn khi cháy sáng bình thường là bao nhiêu

   A. 177⁰C                          B. 420 K                            C. 300 K                           D. 140,5⁰C

Câu 7: Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 15 lít đến 11,5 lít thì áp suất tăng thêm 1 lượng 3,5kPa. Hỏi áp suất ban đầu của khí là bao nhiêu?

   A. 2683Pa                        B. 11500Pa                        C. 3500Pa                         D. 4565Pa

Câu 8 : Khi đun nóng khí trong bình kín thêm 20⁰C thì áp suất khí tăng thêm 1/20 áp suất ban đầu. Tìm nhiệt độ ban đầu của khí

   A. 400⁰C                          B. 293K                             C. 400K                            D. 293⁰C

Câu 9 : Đun nóng đẳng tích một lượng khí lên 25⁰C thì áp suất tăng thêm 12,5% so với áp suất ban đầu. Tìm nhiệt độ ban đầu của khối khí

   A. 200⁰C                          B. 312,5K                          C. 312,5⁰C                        D. 200K

Câu 10 : Áp suất của một khối khí trong một chiếc săm xe đạp khi ở 20⁰C là 10⁵Pa. Nếu để xe đạp ở ngoài trời nắng có nhiệt độ 40⁰C thì áp suất của khối khí trong chiếc săm đó sẽ bằng bao nhiêu, nếu giả sử rằng thể tích của chiếc săm đó thay đổi không đáng kể

   A. 0,5.10⁵Pa                                                                B. 1,068.10⁵Pa

   C. 2.10⁵Pa                                                                   D. 1,68.10⁵Pa

Câu 11: Một bình thuỷ tinh chứa không khí được nút bằng một chai có trọng lượng không đáng kể, nút có tiết diện \(s = 1,5c{m^2}\) . Ban đầu chai được đặt ở nhiệt độ 27⁰C và áp suất của khối khí trong chai bằng với áp suất khí quyển. Khi đặt bình thuỷ tinhh đó ở nhiệt độ 47⁰C thì áp suất của khối khí trong bình là

   A. 1,76.10⁵Pa                                                              B. 0,582.10⁵Pa

   C. 1,08.10⁵Pa                                                              D. 1,18.10⁵Pa

Câu 12: Một bình thuỷ tinh chứa không khí được nút bằng một chai có trọng lượng không đáng kể, nút có tiết diện \(s = 1,5c{m^2}\) . Ban đầu chai được đặt ở nhiệt độ 27⁰C và áp suất của khối khí trong chai bằng với áp suất khí quyển. Hãy tìm nhiệt độ lớn nhấ mà khi đặt bình thuỷ tinh ở đó nút vẫn không bị đẩy lên. 

   A. 596,15⁰C                                                                B. 296,15K

   C. 323,15⁰C                                                                D. 569,15K

Câu 13: Một bình thuỷ tinh chứa không khí được đậy kín bằng một nút có khối lượng m. Tiết diện của miệng bình là \(s = 1,5c{m^2}\). Khi ở nhiệt độ phòng (27⁰C) người ta xác định được áp suất của khối khi trong bình bằng với áp suất khí quyển và bằng 1atm. Đun nóng bình tới nhiệt độ 87⁰C thì người ta thấy nút bị đẩy lên. Tính khối lượng m của nút, cho gia tốc trọng trường \(g = 10m/{s^2}\)

   A. 1,82kg                         B. 1,26kg                           C. 0,304kg                        D. 0,54kg

Câu 14: Một bóng đèn dây tóc có thể tích 0,2dm3 chứa đầy khí trơ. Khi ở nhiệt độ 27⁰C áp suất của khí trong đèn là 1,5atm. Khi đèn hoạt động nhiệt độ của bóng đèn đạt tới 327⁰C . Hãy tính áp suất của khối khí trong bóng đè khi đèn hoạt động.

   A. 3atm                            B. 0,75atm                         C. 8,07atm                        D. 4,75atm

Câu 15: Một bóng đèn dây tóc chứa khí trơ, khi đèn sáng nhiệt độ của bóng đèn là 400⁰C, áp suất trong bóng đèn bằng áp suất khí quyển 1atm. Tính áp suất khí trong bóng đèn khi đèn chưa sáng ở 22⁰C

   A. 4,4atm                         B. 0,055atm                       C. 2,28atm                        D. 0,44atm

Câu 16: Đun nóng đẳng tích một khối khí lên 20⁰C thì áp suất khí tăng thêm 1/40 áp suất khí ban đầu. tìm nhiệt độ ban đầu của khí

   A. 527⁰C                          B. 800⁰C                            C. 293K                            D. 800k

Câu 17: Nếu nhiệt độ khí trơ trong bóng đèn tăng từ nhiệt độ \({t_1} = {15^0}C\) đến nhiệt độ \({t_2} = {300^0}C\) thì áp suất khí trơ tăng lên bao nhiêu lần?

   A. 20                                B. 0,50                               C. 1,99                              D. 0,05

Câu 18: Ở nhiệt độ 273⁰C thể tích của một lượng khí là 12 lít. Tính thể tích lượng khí đó ở 546⁰C khi áp suất đó không đổi

   A. 12  lít                           B. 24 lít                              C. 18 lít                             D. 6 lít

Câu 19: Chọn biểu thức của định luật Saclo

   A.  \(p = {p_0}(1 + \gamma t)\)                                 B. \(p = {p_0}(1 - \gamma t)\)

   C.   \({p_0} = p(1 + \gamma t)\)                                 D. \({p_0} = p(1 - \gamma t)\)

Câu 20: Hãy chọn câu đúng. Khi làm nóng một lượng khí có thể tích không đổi thì:

   A. Áp suất khí không đổi

   B. số phân tử khí trong một đơn vị thể tích không đổi

   C. Số phân tử trong đơn vị thể tích tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ

   D. Số phân tử trong đơn vị thể tích giảm tỉ lệ nghịch với nhiệt độ

ĐÁP ÁN

1.B	2.D	3.C	4.A	5.B	6.A	7.B	8.C	9.D	10.B
11.C	12.C	13.C	14.A	15.D	16.A	17.C	18.C	19.A	20.B

 

 

Trên đây là toàn bộ nội dung Chuyên đề tổng hợp Lý thuyết và bài tập Định luật Sac – lơ (Quá trình đẳng tích) môn Vật lý 10. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang Chúng tôi để tải tài liệu về máy tính.

Hy vọng tài liệu này sẽ giúp các em học sinh ôn tập tốt và đạt thành tích cao trong học tập .

Các em quan tâm có thể tham khảo thêm các tài liệu cùng chuyên mục:

• Chuyên đề phương pháp giải bài tập Chuyển động thẳng đều môn Vật lý 10

• Bài tập Xác định vận tốc trung bình. Xác định các giá trị trong chuyển động thẳng đều

• Phương trình chuyển động và Đồ thị toạ độ - thời gian của Chuyển động thẳng đều

​Chúc các em học tập tốt !