Lý thuyết Định luật Charles Vật lí lớp 12 (Kết nối tri thức)

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 10: Định luật Charles

I. Định luật Charles

1. Quá trình đẳng áp

Quá trình biến đổi trạng thái của một khối lượng khí xác định khi giữ áp suất không đổi được gọi là quá trình đẳng áp.

2. Định luật Charles

Khi giữ không đổi áp suất của một khối lượng khí xác định thì thể tích V của khí tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối T của nó.

$\frac{V}{T}=hằngsố$

Định luật Charles được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như:

• Nhiệt kế khí: Đo nhiệt độ môi trường, đo nhiệt độ cơ thể,...

• Bình ga, bóng bay.

• Cảm biến áp suất: Cảm biến áp suất trong lốp xe, cảm biến áp suất khí quyển,...

• Hệ thống điều hòa: Sử dụng sự thay đổi thể tích khí để điều chỉnh nhiệt độ.

• Y học: Chẩn đoán và điều trị các bệnh về phổi.

• Vật lý: Nghiên cứu về các tính chất của khí.

II. Thí nghiệm minh hoạ định luật Charles

Sử dụng bộ dụng cụ thí nghiệm dưới

Chuẩn bị:

- Xi lanh thuỷ tinh dung tích 50 mL, có độ chia nhỏ nhất 1 mL (1).

- Nhiệt kế điện tử (2).

- Ba cốc thuỷ tinh (3), (4), (5).

Nút cao su để bịt đầu ra của xi lanh.

- Giá đỡ thí nghiệm (6).

- Nước đá, nước ấm, nước nóng.

- Dầu bôi trơn.

Tiến hành:

Bước 1: Cho một chút dầu bôi trơn vào pit-tông để pit-tông dễ dàng di chuyển trong xi lanh. Điều chỉnh pit-tông ở mức 30 mL, bịt đầu ra của xi lanh bằng nút cao su.

Bước 2: Ghi giá trị nhiệt độ phòng và thể tích không khí trong xi lanh vào bảng kết quả.

Bước 3: Đổ nước đá vào cốc (3).

Bước 4: Nhúng xi lanh và nhiệt kế vào cốc. Sau khoảng thời gian 3 phút, ghi giá trị thể tích V của không khí trong xi lanh và nhiệt độ t vào bảng số liệu.

Bước 5: Lần lượt đổ nước ấm vào cốc (4) và nước nóng vào cốc (5). Thực hiện tương tự bước 4 ở mỗi trường hợp.

IV. Các định luật Boyle và Charles là các định luật gần đúng

Các định luật Boyle và Charles được rút ra từ những thí nghiệm thực hiện trong điều kiện áp suất không quá 10⁶ Pa, nhiệt độ không dưới 200 K.

Các thí nghiệm thực hiện trong điều kiện áp suất rất cao và nhiệt độ rất thấp cho kết quả không phù hợp với các định luật trên.

Để phân biệt khí lí tưởng với khí thực người ta định nghĩa khí lí tưởng là khí tuân theo đúng các định luật Boyle và Charles.

Tuy nhiên, sự khác biệt giữa khí lí tưởng và khí thực không lớn ở điều kiện bình thường về áp suất và nhiệt độ nên người ta vẫn có thể áp dụng các định luật của khí lí tưởng cho khí thực nếu không cần độ chính xác cao.

Sơ đồ tư duy Định luật Charles

Trắc nghiệm: Định luật Charles

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: Thể tích của một lượng khí nhất định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối ở áp suất không đổi là nội dung của

A. Định luật Boyle.

B. Định luật Charles.

C. Định luật Gay Lussac.

D. Định luật Danhton.

Câu 2: Trong hệ tọa độ (V-T) đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng áp?

A. Đường thẳng song song với trục hoành.

B. Đường thẳng song song với trục tung.

C. Đường hyperbol.

D. Đường thẳng kéo dài đi qua gốc tọa độ.

Câu 3: Trong hệ tọa độ (p-V) đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng áp?

A. Đường thẳng nếu kéo dài thì không đi qua gốc tọa độ.

B. Đường hyperbol.

C. Đường thẳng vuông góc với trục áp suất.

D. Đường thẳng nếu kéo dài thì đi qua gốc tọa độ.

Câu 4: Biểu thức nào sau đây ở áp suất không đổi thể hiện định luật Charles?

A. $\text{V}~\frac{1}{ \text{T}}$.

B. $\text{V}~\frac{1}{ {\text{T}}^2}$.

C. V ∼ T.

D. V ∼ t.

Câu 5: Đồ thị nào sau đây phù hợp với quá trình đẳng áp?

A. Hình A.

B. Hình B.

C. Hình C.

D. Hình D.

Câu 6: Hình dưới biểu diễn các quá trình đẳng áp của một lượng khí xác định. Nhận xét nào sau đây đúng?

A. p₁ > p₂ > p₃.

B. p₃ > p₂ > p₁.

C. p₃ > p₁ > p₂.

D. p₂ > p₃ > p₁.

Câu 7: Khi nung nóng một mol khí lý tưởng từ 300 K lên 360 K ở áp suất không đổi p = 1 atm thì thể tích của nó

A. tăng từ V lên 6,0 V.

B. tăng từ V lên 3,6 V.

C. tăng từ V lên 1,2 V.

D. tăng từ V lên 1,6 V.

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: Một khối khí lí tưởng ở trạng thái (1) có các thông số trạng thái p₁ = 1 atm; V₁ = 4 lít ; T₁ = 300 K. Người ta biến đổi đẳng áp tới trạng thái (2) có T₂ = 600 K và V₂. Sau đó biến đổi đẳng nhiệt tới trạng thái (3) có V₃ = 2 lít thì dừng lại. Các phát biểu sau đây đúng hay sai:

a) Áp suất của khối khí tại trạng thái (2) là 2 atm.

b) Thể tích của khối khí tại trạng thái (2) là 8 lít.

c) Áp suất khối khí tại trạng thái (3) là 4 atm.

d) Quá trình biến đổi từ trạng thái (2) sang (3) là tăng áp đẳng nhiệt.

PHẦN III. Câu trả lời ngắn.

Câu hỏi: Một mô hình áp kế khí như hình vẽ gồm một bình cầu thủy tinh có thể tích 270 cm³ gắn với một ống nhỏ AB nằm ngang có tiết diện 0,1 cm². Trong ống có một giọt thủy ngân. Ở 0 °C giọt thủy ngân cách A 30 cm. Tính khoảng di chuyển của giọt thủy ngân khi hơ nóng bình cầu đến 10 °C. Coi thể tích bình là không đổi.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Vật lí 12 sách Kết nối tri thức, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Lý thuyết Bài 12: Áp suất khí theo mô hình động học phân tử. Quan hệ giữa động năng phân tử và nhiệt độ

Lý thuyết Bài 14: Từ trường

Lý thuyết Bài 15: Lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

Lý thuyết Bài 16: Từ thông. Hiện tượng cảm ứng điện từ

Xem thêm tài liệu Vật lí lớp 12:

Giải Vật lí 12 Bài 10: Định luật Charles

Giải SBT Vật lí 12 Bài 10: Định luật Charles

Giáo án Định luật Charles lớp 10

Giáo án điện tử Định luật Charles lớp 10