Muc luc
Click để về mục lục

 

29

 

QUÁ TRÌNH ĐẲNG NHIỆT. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ MA-RI-ỐT

 

 

 

 1. Kiến thức

  - Nhận biết được các khái niệm "trạng thái" và "quá trình".

  - Nêu được định nghĩa quá trình đẳng nhiệt.

  - Phát biểu và nêu được biểu thức của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt (Boyle-Mariotte).

  - Nhận biết được dạng của đường đẳng nhiệt trong hệ toạ độ (p,V).

2. Kỹ năng

  - Vận dụng được phương pháp xử lí các số liệu thu được bằng thí nghiệm vào việc xác định mối liên hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt.

  - Vận dụng được định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt để giải các bài tập trong bài và các bài tập tương tự.

  

Khi bơm xe đạp, ấn tay vào vòi bơm ta thấy, khi cần bơm càng hạ thấp xuống thì càng khó bơm. Tại sao?

 

 

I - TRẠNG THÁI VÀ QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỔI TRẠNG THÁI

 Trạng thái của một lượng khí được xác định bởi ba thông số gồm áp suất (p), thể tích (V), nhiệt độ tuyệt đối (T). Những đại lượng này được gọi là các thông số trạng thái của một lượng khí. Giữa các thông số trạng thái của một lượng khí có những mối liên hệ xác định.

  Lượng khí chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái gọi tắt là quá trình (Hình 29.2).

  Trong hầu hết các quá trình tự nhiên, cả ba thông số trạng thái đều thay đổi. Chỉ cần một trong ba thông số thay đổi thì trạng thái khí sẽ thay đổi. Quá trình thay đổi thông số trạng thái là quá trình biến đổi trạng thái khí. Tuy nhiên cũng có thể thực hiện được những quá trình chỉ có hai thông số biến đổi còn một thông số không đổi. Những quá trình này được gọi là đẳng quá trình.

  Người ta có thể dùng thí nghiệm để nghiên cứu các đẳng quá trình, tìm ra mối liên hệ giữa từng cặp thông số, từ đó xây dựng phương trình về mối liên hệ đồng thời giữa cả ba thông số.

Hình 29.1

Chú ý: Lượng khí trong bình là không đổi.

Hình 29.2

II - Quá trình đẳng nhiệt

  Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt.

III. ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ – MA-RI-ỐT

 1. Thí nghiệm

 Thí nghiệm mô tả ở Hình 29.1 cho thấy, khi giảm thể tích của một lượng khí thì áp suất tăng nhưng chưa cho biết mối liên hệ định lượng giữa áp suất và thể tích của một lượng khí. Làm thế nào để tìm được mối liên hệ này?

  Để lập biểu thức về mối liên hệ giữa áp suất và thể tích của một lượng khí trong quá trình đẳng nhiệt phải dùng những thí nghiệm chính xác tiến hành trong phòng thí nghiệm. Thí nghệm ảo 29.1 cho phép đo các giá trị của áp suất khi thể tích của một lượng khí thay đổi, còn nhiệt độ không đổi.

Hình 29.3. Sơ đồ thí nghiệm

 Thí nghệm ảo 29.1. Quá trình đẳng nhiệt

1. Hãy thực hiện thí nghiệm (29.1) trên. Điền kết quả vào Bảng 29.1 và rút ra kết luận.

Bảng 29.1. Kết quả thí nghiệm

Nếu tỷ số giữa hai đại lượng không đổi thì quan hệ là tỷ lệ thuận.  Nếu tích số giữa hai đại lượng không đổi thì  quan hệ là tỷ lệ nghịch.

Video 29.2. Thí nghiệm định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt

 2. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt

  a) Phát biểu

  Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.

  Phát biểu cách khác:
  Ở nhiệt độ không đổi, tích của thể tích một khối lượng khí với áp suất của lượng khí đó là một đại lượng không đổi.

  Định luật trên được nhà vật lí người Anh Bôi-lơ (Boyle, 1627 - 1691) tìm ra năm 1662 và nhà vật lí người Pháp Ma-ri-ốt (Mariotte, 1620 - 1684) tìm ra năm 1676 nên được gọi là định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt.

  a) Hệ thức

 

(29.1)

 

  * Một khối khí chuyển từ trạng thái một sang trạng thái hai mà nhiệt độ không thay đổi thì:      

 

(29.2)

 

Bài tập ví dụ. Khi được nén đẳng nhiệt từ thể tích 6 lít đến 4 lít, áp suất khí tăng thêm 0,75 at. Tìm áp suất ban đầu của khối khí.

Giải:

Vì T = const nên 

Suy ra  P1 = 1.5at

III - ĐƯỜNG ĐẲNG NHIỆT

 Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất của một lượng khí theo thể tích gọi là đường đẳng nhiệt.

  Trong hệ toạ độ (p, V), đường đẳng nhiệt là đường hypebol.

  Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng nhiệt khác nhau (Hình 29.4).

  Đường đẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn đường đẳng nhiệt ở dưới.

Hình 29.4. Đường đẳng nhiệt

Video 29.2. Ứng dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt

 

 

 

Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng các thông số trạng thái : áp suất p, thể tích V và nhiệt độ T.

Quá trình đẳng nhiệt là quá trình biến đổi trạng thái khi nhiệt độ không đổi.

Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: Trong quá trình đẳng nhiệt, áp suất của một lượng khí tỉ lệ nghịch với thể tích.

Trong hệ toạ độ (p, V), đường đẳng nhiệt là đường hypebol.

 

Câu 1. Kể tên các thông số trạng thái của một lượng khí xác định?

Câu 2. Thế nào là quá trình đẳng nhiệt?

Câu 3. Phát biểu và viết biểu thức của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt.

Câu 4. Đường đẳng nhiệt trong hệ toạ độ (p,V) có đặc điểm gì?

 

 

 

29.1. Ghép nội dung ở cột bên trái với nội dung tương ứng ở cột bên phải để thành một câu có nội dung đúng.

1. Trạng thái của một lượng khí

a) trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định , áp suất của khí tỉ lệ nghịch với thể tích.

2. Quá trình là

b) được xác định bằng các thông số p , V  và T.

3. Đẳng quá trình là

c) sự chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác.

4. Quá trìng đẳng nhiệt là

d) trong hệ tọa độ (p,V) là đường hypebol.

5. Đường đẳng nhiệt là

đ) quá trình trong đó nhiệt độ không đổi.

6. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt được phát biểu là

e) thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối.

 

g) quá trình trong đó có một thông số trạng thái không đổi.

29.2. Tập hợp ba thông số nào sau đây xác định trạng thái của một lượng khí xác định?

A. Áp suất, thể tích , khối lượng.

B. Áp suất, nhiệt độ, thể tích.

C. Thể tích, khối lượng, áp suất.

D. Áp suất , nhiệt độ, khối lượng.

29.3. Quá trình nào sau đây là đẳng quá nhiệt?

A. Đun nóng khí trong một bình đậy kín.

B. Không khí trong quả bóng bay bị phơi nắng, nóng lên, nở ra làm căng bóng.

C. Đun nóng khí trong một xilanh, khí nở ra đẩy pit-tông chuyển động.

D. Cả ba quá trình trên đều không phải là đẳng quá trình.

29.4. Hệ thức nào sau đây là của định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt?

A. p1V2 = p2V1.

B. = hằng số.

C. pV= hằng số.

D.  = hằng số.

29.5. Đường nào sau đây không biểu diễn quá trình đẳng nhiệt?

 

29.

 

6. Một lượng khí ở nhiệt độ 180C có thể tích 1 m3 và áp suất 1 atm. Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5 atm. Tính thể tích khí nén.

29.7. Người ta điều chế khí hiđrô và chứa vào một bình lớn dưới áp suất 1 atm, ở nhiệt độ 200C. Tính thể tích khí phải lấy từ bình lớn ra để nạp vào một bình nhỏ thể tích 20 lít dưới áp suất 25 atm. Coi nhiệt độ không đổi.

29.8. Tính khối lượng khí ôxi đựng trong một bình thể tích 10 lít dưới áp suất 150 atm ở nhiệt độ 00C . Biết ở điều kiện chuẩn khối lượng riêng của ôxi là 1,43 kg/m3.

Cách phát biểu khác của định luật

 

 

 

http://hocmai.vn/mod/quiz/view.php?id=9730