Phương pháp giải bài tập về Định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt môn Vật Lý 10 năm 2021

PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP ĐỊNH LUẬT BÔI-LƠ-MA-RI-ỐT

 

1. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái

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

    Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái.

    Những quá trình trong đó chỉ có hai thông số biến đổi còn một thống số không đổi gọi là đẳng quá trình.

2. Quá trình đẳng nhiệt

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

3. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt

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

    Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt viết cho hai trạng thái:

p₁V₁ = p₂V₂

4. Đường đẳng nhiệt

    Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt.

    Dạng đường đẳng nhiệt:

    - Trong hệ tọa 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.

    - Đường đẳng nhiệt nằm trên có nhiệt độ cao hơn đường đẳng nhiệt nằm dưới xét cùng một lượng khí.

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

\(p \sim \frac{1}{V}\,\,\,hay\,\,\,pV = hs\)

Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt viết cho hai trạng thái:

\(\begin{array}{l}
{p_1}{V_1} = {p_2}{V_2}\\
 \Rightarrow \,\,\,\frac{{{p_1}}}{{{p_2}}} = \frac{{{V_2}}}{{{V_1}}};\,\,\,\frac{{{p_1}}}{{{V_2}}} = \frac{{{p_2}}}{{{V_1}}}
\end{array}\)

Câu 1: 

Một ống nhỏ dài, tiết diện đều (S), một đầu kín, một đầu hở lúc đầu ống đặt thẳng đứng, miệng ống ở trên. Trong ống về phía đáy có cột không khí dài l₁ = 30cm ngăn cách với bên ngoài bằng cột thủy ngân dài h = 15cm. Áp suất khí quyển là p_a = 76cmHg và nhiệt độ không đổi.

Tính chiều cao của cột không khí chứa trong ống trong trường hợp ống đặt nằm ngang.

Giải

Gọi p₁, V₁ và p₂, V₂ là các áp suất, thể tích của cột không khí trong ống tương ứng với miệng ống ở phía trên và ống nằm ngang.

Ống thẳng đứng, miệng ở phía trên:

p₁ = p₀ + p_Hg = (76 + 15) cmHg = 91 cmHg;

Thể tích của cột không khí:

V₁ = ℓ₁.S

Khi ống nằm ngang cột thủy ngân không có tác dụng lên cột không khí nên:

p₂ = p_a = 76cmHg

Khối khí trong ống không đổi và nhiệt độ không đổi nên theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt:

p₁ .V₁ = p₂.V₂ ↔ V₂/V₁ = p₁/p₂ = 91/76 → ℓ₂/ℓ₁ = 91/76 → ℓ₂ = 35,9 cm

Câu 2: 

Người ta dùng bơm có pit-tông diện tích 8 cm² và khoảng chạy 25 cm bơm một bánh xe đạp sao cho áp lực của bánh xe đạp lên mặt đường là 350 N thì diện tích tiếp xúc là 50 cm². Ban đầu bánh xe đạp chứa không khí ở áp suất khí quyển p₀ = 10⁵ Pa và có thể tích là V₀ = 1500 cm³. Giả thiết khi áp suất không khí trong bánh xe đạp vượt quá 1,5p₀ thì thể tích của bánh xe đạp là 2000 cm³.

Hỏi phải đẩy bơm bao nhiêu lần? Chọn đáp án đúng.

A. 5 lần

B. 15 lần

C. 10 lần

D. 20 lần

Giải

Chọn C.

Áp suất trong bánh xe khi bơm xong:

p = p₀ + p’

Với p’ = F/S = 350/0,005 = 0,7.10⁵ Pa;

→ p = 1,7.10⁵ Pa lớn hơn 1,5p₀ nên thể tích sau khi bơm là 2000 cm³.

Mỗi lần bơm có 8.25 = 200 cm³ không khí ở áp suất p0 được đưa vào bánh xe. Sau n lần bơm có 200n cm³ không khí được đưa vào bánh. Ban đầu có 1500 cm³ không khí ở áp suất p0 trong bánh xe. Như vậy có thể coi:

Trạng thái 1: p₁ = p₀; V₁ = (1500 + 200n)

Trạng thái 2: p₂ = 1,7.10⁵ Pa; V₂ = 2000 cm³

Áp dụng định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, dễ dàng tìm được n = 19/2 ≈ 10 lần

...

-(Nội dung đầy đủ, chi tiết của tài liệu, các em vui lòng đăng nhập xem online hoặc tải về)-

Trên đây là một phần trích đoạn nội dung tài liệu Phương pháp giải bài tập về Định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu tham khảo hữu ích khác các em chọn chức năng xem online hoặc đăng nhập vào trang hoc247.net 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.