Nội dung bài viết

    Xem thêm

    Lý thuyết Áp suất và động năng phân tử chất khí - Vật lí 12 Cánh diều

    Tóm tắt lý thuyết Vật lí lớp 12 Bài 3: Áp suất và động năng phân tử chất khí hay, chi tiết sách Cánh diều sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt Vật lí 12.

    1 1,509 07/08/2025
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Lý thuyết Vật lí 12 Bài 3: Áp suất và động năng phân tử chất khí

    I. Áp suất chất khí

    1. Áp suất của khí lên thành bình

    Lý thuyết Vật Lí 12 Cánh diều Bài 3: Áp suất và động năng phân tử chất khí

    Mỗi phân tử khí va chạm vào thành bình gây ra áp suất lên thành bình: pi=FS

    Trong đó, F là độ lớn của lực do phân tử khí tác dụng vuông góc lên diện tích S của thành bình. Mỗi phân tử khí tác dụng lên thành bình một áp suất không đáng kể nhưng một số lượng rất lớn các phân tử khí va chạm vào thành bình sẽ gây ra áp suất chất khí đủ lớn.

    2. Công thức tính áp suất

    Độ lớn trung bình của lực gây ra thay đổi động lượng của phân tử khí đang xét:

    F=2mv2Lv=mv2L

    Áp suất do một phân tử khí gây ra: pi=FS=mv2LL2=mv2L3

    Áp suất do N phân tử khí gây ra: p=Nmv2¯L3

    Do bình lập phương đang xét có 3 cặp mặt đối diện nên phải chia cho 3 để được áp suất do tất cả các phân tử gây ra trên mỗi mặt của bình lập phương.

    Suy ra áp suất cần tìm: p=13Nmv2¯L3=13Nmv2¯V=13ρv2¯

    Mật độ chất khí càng lớn, áp suất của chất khí càng lớn, khối lượng phân tử khí càng lớn thì phân tử sẽ gây ra áp suất càng lớn trong quá trình va chạm.

    II. Động năng phân tử khí lí tưởng

    Động năng phân tử chất khí: Wd=mv2¯2=3kT2 với k=RNA là hằng số Boltzmann.

    Lý thuyết Áp suất và động năng phân tử chất khí - Vật lí 12 Cánh diều (ảnh 1)

    Trắc nghiệm: Áp suất và động năng phân tử chất khí

    PHẦN I. Câu trắc nghiệm nhiều phương án lựa chọn. Thí sinh trả lời từ câu 1 đến câu 7. Mỗi câu hỏi thí sinh chỉ lựa chọn một phương án.

    Câu 1: Chọn câu sai? Sở dĩ chất khí gây áp suất lên thành bình là vì

    A. Các phân tử khí trong thành bình chuyển động hoàn toàn có trật tự.

    B. Khi va chạm tới thành bình các phân tử khí bị phản xạ và truyền động lượng cho thành bình.

    C. Mỗi phân tử khí tác dụng lên thành bình một lực rất nhỏ, nhưng vô số phân tử khí cùng tác dụng lên thành bình sẽ gây ra một lực tác dụng đáng kể.

    D. Lực do chất khí va chạm với thành bình tạo ra áp suất chất khí lên thành bình.

    Chất khí gây áp suất lên thành bình là vì:

    - Khi va chạm tới thành bình các phân tử khí bị phản xạ và truyền động lượng cho thành bình.

    - Mỗi phân tử khí tác dụng lên thành bình một lực rất nhỏ, nhưng vô số phân tử khí cùng tác dụng lên thành bình sẽ gây ra một lực tác dụng đáng kể.

    - Lực do chất khí va chạm với thành bình tạo ra áp suất chất khí lên thành bình.

    Chọn A.

    Câu 2: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, mật độ phân tử khí trong một đơn vị thể tích

    A. Chưa đủ dữ kiện để kết luận.

    B. Tăng tỉ lệ thuận với áp suất.

    C. Giảm tỉ lệ nghịch với áp suất.

    D. Luôn không đổi.

    Trong quá trình đẳng nhiệt, khi áp suất tăng thì thể tích giảm, mật độ phân tử khí trong một đơn vị thể tích tăng. Chọn B.

    Câu 3: Ở thể tích không đổi, đối với một mol khí nhất định, áp suất của khí tăng khi nhiệt độ tăng do

    A. tốc độ phân tử trung bình tăng.

    B. tốc độ va chạm giữa các phân tử tăng.

    C. lực hút phân tử tăng.

    D. quãng đường đi tự do trung bình giảm.

    Ở thể tích không đổi, đối với một mol khí nhất định, áp suất của khí tăng khi nhiệt độ tăng do tốc độ va chạm giữa các phân tử tăng. Chọn B.

    Câu 4: Đối với khí lý tưởng, động năng trung bình của phân tử tỷ lệ thuận với

    A. nhiệt độ tuyệt đối.

    B. áp suất.

    C. thể tích.

    D. khối lượng.

    Đối với khí lý tưởng, động năng trung bình của phân tử tỷ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối theo công thức Ed¯=32.RNAT. Chọn A.

    Câu 5: Hai bình kín có thể tích bằng nhau đều chứa khí lí tưởng ở cùng một nhiệt độ. Khối lượng khí trong hai bình bằng nhau nhưng khối lượng một phân tử khí của bình 1 lớn gấp hai lần khối lượng một phân tử khí ở bình 2. Áp suất khí ở bình 1

    A. bằng áp suất khí ở bình 2.

    B. gấp bốn lần áp suất khí ở bình 2.

    C. gấp hai lần áp suất khí ở bình 2.

    D. bằng một nửa áp suất khí ở bình 2.

    Từ phương trình khí lý tưởng pV=nRT=mMRT (giả thiết M1 = 2M2 => n2 = 2n1)

    - Vì áp suất p tỷ lệ thuận với số mol n khi thể tích V và nhiệt độ T được giữ không đổi (dựa trên phương trình pV= nRT), ta có thể thấy rằng áp suất không phụ thuộc vào khối lượng mol của từng khí riêng lẽ mà chỉ phụ thuộc vào tổng khối lượng khí và thể tích bình chứa.

    - Vì khối lượng tổng cùng khí trong cả hai bình là như nhau và cả hai bình đều có thể tích và nhiệt độ như nhau, áp suất trong cả hai bình sẽ bằng nhau dù khối lượng mol của khí là khác nhau. Chọn A.

    Câu 6: Động năng trung bình của mỗi phân tử O2 ở nhiệt độ T sẽ là

    A. 12kBT.

    B. 32kBT.

    C. 52kBT.

    D. 72kBT.

    Động năng trung bình Ed¯=32kT, chứng tỏ động năng trung bình chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Chọn B.

    Câu 7: Động năng trung bình của phân tử khí lí tưởng ở 25°C có giá trị là

    A. 5,2.10-22J.

    B. 6,2.10-21J.

    C. 6,2.1023J.

    D. 3,2.1023J.

    Áp dụng công thức Wd=32kT.

    Thay các giá trị k = 1,38.10-23 J/K, T = 298K,

    ta được: Wd=6,2⋅10−21 J.

    Chọn B

    PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, thí sinh chọn đúng hoặc sai

    Câu hỏi: Khi xây dựng công thức tính áp suất chất khí từ mô hình động học phân tử khí, trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào là đúng, phát biểu nào là sai?

    a) Trong thời gian giữa hai va chạm liên tiếp với thành bình, động lượng của phân tử khí thay đổi một lượng bằng tích khối lượng phân tử và tốc độ trung bình của nó.

    b) Giữa hai va chạm với thành bình, phân tử khí chuyển động thẳng đều.

    c) Lực gây ra thay đổi động lượng của phân tử khí là lực do phân tử khí tác dụng lên thành bình.

    d) Các phân tử khí chuyển động không có phương ưu tiên, số phân tử đến va chạm với các mặt của thành bình trong mỗi giây là như nhau.

    a) Sai vì động lượng của phân tử khí thay đổi một lượng bằng hai lần tích khối lượng phân tử và tốc độ trung bình của nó.

    b) Đúng, do bỏ qua lực tương tác nên giữa hai va chạm với thành bình, phân tử khí chuyển động thẳng đều.

    c) Sai vì theo định luật thứ 2 của Newton, lực gây ra thay đổi động lượng của phân tử khí là lực do thành bình tác dụng lên phân tử khí.

    d) Đúng, các phân tử khí chuyển động không có phương ưu tiên, số phân tử đến va chạm với các mặt của thành bình trong mỗi giây là như nhau.

    Đáp án: a) Sai; b) Đúng; c) Sai; d) Đúng.

    PHẦN III. Câu trả lời ngắn

    Câu hỏi: Một chất khí mà các phân tử có vận tốc trung bình là 1760 m/s ở 0 °C. Tốc độ căn quân phương của các phân tử khí này ở nhiệt độ 1000 °C.

    Ta có: v1¯=3RT1μ;v2¯=3RT2μ

    Suy ra: v2¯v1¯=T2T1⇒v2¯=v1¯T2T1=1760⋅1273273 = 3800 m/s

    Đáp án: 3800 m/s.

    Tham khảo các loạt bài Vật lí 12 khác:

    Bài viết cùng lớp mới nhất

    Xem thêm
    1 1,509 07/08/2025
    Trang trước
    Chia sẻ
    Trang sau  

    Xem thêm các chương trình khác: