Giải SBT Vật lí 10 Bài 30: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ | Giải sách bài tập Vật lí 10

Bài 30 : Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ

Bài 30.1 trang 70 SBT Vật Lí 10: Hệ thức nào dưới đây không phù hợp với nội dung định luật Sác-lơ?

A. p

T = hằng số.

B. 1

p T

C. p ∼ T.

D. ^{1 2}

1 2

p p

T = T

Lời giải:

Áp dụng định luật Sác - lơ: trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p

T = const nên:

B - sai vì trong biểu thức B thì p và T tỉ lệ nghịch với nhau.

Chọn đáp án B

Bài 30.2 trang 70 SBT Vật Lí 10: Đốt nóng một lượng khí chứa trong một bình kín gần như không nở vì nhiệt sao cho nhiệt độ tuyệt đối của khí tăng lên 1,5 lần. Khi đó áp suất của khí trong bình:

A. tăng lên 3 lần.

B. giảm đi 3 lần.

C. tăng lên 1,5 lần.

D. giảm đi 1,5 lần.

Lời giải:

Áp dụng định luật Sác - lơ: trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p

T = const ta có:

Nhiệt độ tuyệt đối của khối khí tăng lên 1,5 lần nên áp suất của khối khí cũng tăng lên 1,5 lần

Chọn đáp án C

Bài 30.3 trang 70 SBT Vật Lí 10: Đường biểu diễn nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng tích ?

Lời giải:

Ta có quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi nên:

A, B, D - đều đúng

C - đồ thị của quá trình đẳng áp . Chọn đáp án C

Bài 30.4 trang 70 SBT Vật Lí 10: Quá trình nào sau đây có liên quan tới định luật Sác-lơ ?

A. Quả bóng bàn bị bẹp nhúng vào nước nóng, phồng lên như cũ.

B. Thổi không khí vào một quả bóng bay.

C. Đun nóng khí trong một xilanh kín.

D. Đun nóng khí trong một xilanh hở.

Lời giải:

A, D - thể tích của khối khí bị thay đổi.

B - lượng khí bị thay đổi

C - xilanh kín nên thể tích của khối khí là không đổi, khi đó sự thay đổi áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của khối khí tuân theo định luật Sác – lơ.

Chọn đáp án C

Bài 30.5 trang 71 SBT Vật Lí 10: Một bình kín chứa khí ôxi ở nhiệt độ 20^oC và áp suất 10⁵ Pa. Nếu đem bình phơi nắng ở nhiệt độ 40^oC thì áp suất trong bình sẽ là bao nhiêu ?

A. 2.10⁵ Pa.

B. 1,068.10⁵ Pa.

C. 20.10⁵ Pa.

D. 10,68.10⁵ Pa.

Lời giải:

Áp dụng công thức ^{1 2}

1 2

p p T = T Trạng thái 1 của khí:

+ T1 = t1 + 273 = 20 + 273 = 293K + P1 = 10⁵ Pa

Trang thái 2 của khí:

+ T2 = t2 + 273 = 40 + 273 = 313K + p2

=>

5 1 2 5

2 1

p T 10 .313

p 1,068.10 Pa

T 293

= = =

Bài 30.6 trang 71 SBT Vật Lí 10: Một săm xe máy được bơm căng không khí ở nhiệt độ 20⁰C và áp suất 2 atm. Coi sự tăng thể tích của săm là không đáng kể và biết săm chỉ chịu được áp suất tối đa là 2,5 atm. Săm sẽ bị nổ khi để ngoài nắng có nhiệt độ là:

A. trên 45⁰C.

B. dưới 45⁰C.

C. trên 93⁰C.

D. dưới 46⁰C.

Lời giải:

Áp dụng công thức ^{1 2}

1 2

p p T = T

T1 = t1 + 273 = 20 + 273 = 293K T2 = t2 + 273

Săm sẽ bị nổ khi để ngoài nắng ta có:

(

)

1 2 2

1

2. t 273

p p T 2,5atm

T 293

= = + 

0

t2 93, 25 C

 

Chọn đáp án C

Bài 30.7 trang 71 SBT Vật Lí 10: Một bình thủy tinh kín chịu nhiệt chứa không khí ở điều kiện chuẩn. Nung nóng bình lên tới 200⁰ C. Áp suất không khí trong bình là bao nhiêu? Coi sự nở vì nhiệt của bình là không đáng kể.

Lời giải:

Áp dụng công thức ^{1 2}

1 2

p p T = T T1 = t1 + 273 = 0 + 273 = 273K T2 = t2 + 273 = 200 + 273 = 473K

5 1 2 5

2 1

p T 1,013.10 .473

p 1,755.10 Pa

T 273

= = =

Bài 30.8 trang 71 SBT Vật Lí 10: Một bình hình trụ đặt thẳng đứng có dung tích 8 lít và đường kính trong 20 cm, được đậy kín bằng một nắp có khối lượng 2 kg. Trong bình chứa khí ở nhiệt độ 100⁰C dưới áp suất bằng áp suất khí quyển (10⁵ N/m²). Khi nhiệt độ trong bình giảm xuống còn 20⁰C thì:

a) Áp suất khí trong bình bằng bao nhiêu?

b) Muốn mở nắp bình cần một lực bằng bao nhiêu?

Lời giải:

a. Xét lượng khí trong bình.

Trạng thái đầu: V1 = 8 lít; T1 = 100 + 273 = 373 K ; p1 = 10⁵ N/m². Trạng thái cuối: V2 = 8 lít; T2 = 20 + 273 = 293 K; p2 = ?

Vì thể tích không đổi nên:

1 2 1 2 4

2

1 2 1

p p p T

p 7,86.10 Pa

T = T  = T =

b. Cần tác dụng vào nắp một lực thằng được trọng lượng của nắp và lực gây ra bởi sự chênh lệch áp suất giữa không khí bên ngoài và bên trong bình:

F = mg + S(p1 − p2) = ²

(

)

mg d p p 692N

4

+  − =

Bài 30.9* trang 71 SBT Vật Lí 10: Biết thể tích của một lượng khí là không đổi.

Hãy giải bài toán sau đây bằng hai cách: dùng công thức; dùng đồ thị.

a) Chất khí ở 0⁰C có áp suất 5 atm. Tìm áp suất của khí ở nhiệt độ 273⁰C.

b) Chất khí ở 0⁰C có áp suất p0. Phải đun nóng chất khí lên tới nhiệt độ nào để áp suất tăng lên 3 lần?

Lời giải:

Cách 1: Dùng công thức a. Ta có:

T1 = t1 + 273 = 0 + 273 = 273K T2 = t2 + 273 = 273 + 273 = 546K

1 2 1 2

2

1 2 1

p p p T 5.546

p 10(atm)

T = T  = T = 273 = b. T0 = t0 + 273 = 0 + 273 = 273K

0 0 0 0

0

0 0 0

p p p T 3p T

T 3T 819(K)

T =T  = p = p = =

Cách 2: Dùng đồ thị

Bài 30.10* trang 71 SBT Vật Lí 10: Một chai chứa không khí được nút kín bằng một nút có trọng lượng không đáng kể, tiết diện 2,5 cm². Hỏi phải đun nóng không khí trong chai lên tới nhiệt độ tối thiểu bằng bao nhiêu để nút bật ra? Biết lực ma sát giữa nút và chai có độ lớn là 12 N, áp suất ban đầu của không khí trong chai bằng áp suất khí quyển và bằng 9,8.10⁴ Pa, nhiệt độ ban đầu của không khí trong chai là - 3^oC.

Lời giải:

Trước khi nút bật ra, thể tích khí trong chai không đổi và quá trình đun nóng là quá trình đẳng tích. Tại thời điểm nút bật ra, áp lực không khí trong chai tác dụng lên nút phải lớn hơn áp lực của khí quyển và lực ma sát.

p2S > Fms + p1S Do đó p ₂ ^Fms ₁

s p

 +

Vì quá trình là đẳng tích nên:

1 2 2 1 ms

2 1 1

1 2 1 1

p p p T F

T T p

T T p p S

 

=  = =  +  Thay số vào ta được :

4

2 4 4

270 12

T 9,8.10 402K

9,8.10 2,5.10⁻

 

=  + 

Phải đun nóng tới nhiệt độ ít nhất là T2 = 402K hoặc t2 = 129^oC