VẼ VÀ SỬ DỤNG ĐỒ THỊ CHO CÁC QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI KHÔNG PHẢI LÀ ĐẲNG QUÁ TRÌNH
1. PHƯƠNG PHÁP
SGK vật lý 10 chỉ dừng lại ở việc xét các đẳng quá trình: đẳng áp, đẳng tích, đẳng nhiệt.Ta có thể mở rộng cho quá trình bất kỳ qua việc thực hiện các bước sau:
+ Bước 1: Xác định quy luật biến đổi của chất khí bằng phương trình toán học (từ đồ thị suy ra hoặc dựa vào các dữ kiện đề bài): f( P,V,T) = C1
+ Bước 2: Thành lập hệ phương trình
f (P,V,T) = C1
g (P,V,T) = = C2 (phương trình trạng thái)
Khử 1 trong 3 thông số từ hệ trên ta được một phương trình liên hệ giữa hai thông số còn lại: h( y, x ) = C3 hay y = f(x).
+ Bước 3: Khảo sát hàm số y = f(x) ta vẽ được đồ thị trong hệ (y,x)
x{ P,V,T}
y{ P,V,T}, x ; y.
- Nếu biểu diễn trong hệ (P,T) thì ta khử thông số V.
- Nếu biểu diễn trong hệ (P,V) thì ta khử thông số T.
- Nếu biểu diễn trong hệ (V,T) thì ta khử thông số P.
2. BÀI TẬP VÍ DỤ
Cho biết một lượng khí biến đổi theo một quá trình như đồ thị bên. Hãy biểu diễn quá trình biến đổi của chất khí trong các hệ (T,P) và (T,V)
Hướng dẫn giải:
- Nhận xét: Quá trình 1-2 không phải là các đẳng quá trình
® không thể sử dụng được các phương pháp thông thường.
- Từ đồ thị, ta có quy luật biến đổi của chất khí:
P = a.V ( a = tga: là hệ số góc) (1)
- Phương trình trạng thái khí lí tưởng: = const (2)
a. Biểu diễn trong hệ (T, P) ⇒ khử thông số V
từ (1) và (2), ta có: T = ( ).P2 ⇒T = C1.P2
T là hàm bậc hai của P nên đồ thị là một phần của parabol (hình vẽ).
b. Biểu diễn trong hệ (T, V) ⇒ khử thông số P
từ (1) và (2), ta có: T = ( ).V2 ⇒T = C2.V2
T là hàm bậc hai của V nên đồ thị là một phần của parabol (hình vẽ).
Chú ý : Hệ số C1 C2 nên độ cong đồ thị là khác nhau.
3. BÀI TẬP ÁP DỤNG
Bài 1:
| Người ta chứa 20 gam heli trong một xi lanh có píttông kín rồi cho lượng khí heli đó biến đổi chậm chạp từ trạng thái có thể tích V1 = 32 lit , P1 = 4, 1atm sang trạng thái có thể tích V2= 9lit , P2 = 15, 5atm. Hỏi nhiệt độ lớn nhất mà khí đạt được là bao nhiêu? cho biết quá trình biến đổi của chất khí như hình vẽ. |
|
Đáp số : Vậy Tmax =490 K.
Bài 2 :
| Một mol khí lí tưởng thực hiện quá trình giãn nở từ trạng thái 1 (P0, V0) đến trạng thái 2 (P0/2, 2V0) có đồ thị trên hệ toạ độ P-V như hình vẽ. Biểu diễn quá trình ấy trên hệ toạ độ P-T và xác định nhiệt độ cực đại của khối khí trong quá trình đó. |
|
Đáp án :
Đồ thị biểu diễn quá trình đó trên hệ toạ độ T-P là một trong hai đồ thị dưới đây :
Bài 3:
| Cho biết một lượng khí biến đổi theo một quá trình như đồ thị trên. Hãy biểu diễn quá trình biến đổi của chất khí trong các hệ (T, P) và (T,V). |
|
Đáp án:
* Quá trình 1-2:
+ Dạng 1: V = const
+ Dạng 2: P = const.T (T tăng, P tăng)
* Quá trình 1-2:
+ Dạng 1: T = const
+ Dạng 2: PV = const (P giảmP, V tăng)
* Quá trình 3-1: P = a.V
(3) ⇒T = C1.P2 , (P giảm, V giảm)
(4) ⇒T = C2.V2
---(Hết)---
Trên đây là toàn bộ nội dung Phương pháp Vẽ và sử dụng đồ thị cho các quá trình biến đổi không phải là đẳng quá trình môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu hữu ích khác, các em 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.
Chúc các em học tốt!
