Phương pháp Sử dụng đồ thị để tìm các thông số trạng thái môn Vật Lý 10 năm 2021

SỬ DỤNG ĐỒ THỊ ĐỂ TÌM CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI

 

Bước 1: Xác định quá trình biến đổi trạng thái trong đồ thị.

Bước 2: Viết các phương trình trong các quá trình biến đổi trạng thái.

Bước 3: Tìm mối liên hệ giữa các thông số từ đó tìm thông số chưa biết.

Ví dụ 1:

Trên đồ thị (P,V) của một khối khí lý tưởng gồm hai quá trình đẳng nhiệt và hai quá trình đẳng áp như hình vẽ. Hãy xác định tỉ số T3/T1 của chất khí tại các trạng thái 1 và 3 nếu biết tỉ số V3/V1=a. Cho thể tích khí ở trạng thái 2 và 4 bằng nhau.

Hướng dẫn  giải:

Xét hai quá trình đẳng áp 1→ 2, và 3→4:    \(\frac{{{T}_{1}}}{{{V}_{1}}}=\frac{{{T}_{2}}}{{{V}_{2}}}\)  và \(\frac{{{T}_{3}}}{{{V}_{3}}}=\frac{{{T}_{4}}}{{{V}_{4}}}\)        (1)

Nhưng do T₂ = T₃; T₁ = T₄ (do quá trình 2-3 và 4-1 là quá trình đẳng nhiệt) và V₂ =V₄ nên ta có:         \(\frac{{{T}_{3}}}{{{V}_{3}}}=\frac{{{T}_{4}}}{{{V}_{4}}}=\frac{{{T}_{1}}}{V_{2}^{{}}}\)                (2)

  Từ(1) và (2) suy ra:

\(\frac{{{T}_{3}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{V}_{2}}}{{{V}_{1}}}\)  và \(\frac{{{T}_{3}}}{{{T}_{1}}}=\frac{{{V}_{3}}}{V_{2}^{{}}}\)

Nhân hai vế phương trình với nhau ta được:

\({{\left( \frac{{{T}_{3}}}{{{T}_{1}}} \right)}^{2}}=\frac{{{V}_{3}}}{V_{1}^{{}}}=\alpha \)

Từ đó suy ra:  \(\frac{{{T}_{3}}}{{{T}_{1}}}=\sqrt{\alpha }\)

         Ví dụ 2:

Một mol khí lí tưởng thực hiện chu trình 1 – 2 – 3 – 4 (Hình vẽ). Biết T1 = T2 = 400 K; T3 = T4  =  200 K,  V1 = 40 dm3,  V3 = 10 dm3. Tính áp suất P ở các trạng thái .

 

Hướng dẫn giải:

Sử dụng phương trình trạng thái cho trạng thái 1:

                                    P_1.V₁=nRT₁ →  p₁=\(\frac{R{{T}_{1}}}{{{V}_{1}}}\) =0,831.10⁵Pa.

Quá trình biến đổi từ 4→ 1 là quá trình đẳng áp nên: P₁ = P­₄ = 0,831. 10⁵ Pa ;

Sử dụng phương trình trạng thái cho trạng thái 3:  

                                    P_3.V₃=nRT₃ →  P₃=\(\frac{R{{T}_{3}}}{{{V}_{3}}}\) =1,662.10⁵Pa                 

Quá trình biến đổi từ 2→ 3 là quá trình đẳng áp  nên: P₃ = P₂ =  1,662.10⁵Pa

Câu 1.            mol khí lí tưởng thực hiện chu trình 1-2-3-4 như hình vẽ, trong đó: V₁ = 32 lít; T₁ = 546 K; T₂ = 650 K; T₃ =1300 K. Áp suất của chất khí ở trạng thái 3 có giá trị là

A. 0,7 atm.                            

B. 2,8 atm.

C. 2 atm.                               

D. 1,4 atm.

Câu 2.            Một mol khí lý tưởng thực hiện một chu trình 1 - 2 - 3 - 4 (hình vẽ). Biết T₁ = T₂ = 400K, T₃= T₄= 200K, V₁ = 40 dm³, V₃= 10 dm­­­³. P₁, P₂, P₃, P₄ lần lượt nhận các giá trị sau?

A. P₁ = P₄ = 0,83.10⁵ Pa, P₂ = P₃ = 1,66.10⁵ Pa

B. P₁ = P₄ = 1,66.10⁵ Pa, P₂ = P₃ = 0,83.10⁵ Pa

C. P₁ = P₄ = 0,38.10⁵ Pa, P₂ = P₃ = 6,16.10⁵ Pa

D. P₁ = P₄ = 8,3.10⁵ Pa, P₂ = P₃ = 6,6.10⁵ Pa.

Câu 3.            Một khí cầu có thể tích V = 336 m³ và khối lượng vỏ m = 84 kg được bơm không khí nóng tới áp suất bằng áp suất không khí bên ngoài. Biết không khí bên ngoài có nhiệt độ 27⁰C và áp suất 1 atm ; khối lượng mol của không khí ở điều kiện chuẩn là 29.10^-3kg/mol. Để khí cầu bắt đầu bay lên thì không khí nóng phải có nhiệt độ bằng

A.105⁰C.                              

B. 108⁰C.                        

C. 381⁰C.                        

D. 378⁰C.

Câu 4.            Một lượng khí Hêli trong xi lanh có nhiệt độ T₁ và thể tích V₁ được biến đổi theo một chu trình khép kín: dãn đẳng áp tới thể tích V₂ = 1,5 V₁; rồi nén đẳng nhiệt; sau đó làm lạnh đẳng tích về trạng thái 1 ban đầu. Nhiệt độ lớn nhất trong chu trình biến đổi có giá trị

A. 2T₁.                                   

B. 3T₁.                              

C. 4,5T₁.                                   

D. 1,5T₁.

Câu 5.            Một xilanh đặt nằm ngang. Lúc đầu pitông cách đều hai đầu xilanh (coi như cách nhiệt) một khoảng 50cm và không khí chứa trong xilanh có nhiệt độ 27⁰C, áp suất 1atm. Sau đó không khí ở đầu bên trái được nung lên đến t⁰C thì pittông dịch chuyển một khoảng x = 3cm. Tìm nhiệt độ nung t⁰C

A. 65⁰C.                                

B. 56⁰C                            

C. 75⁰C.                           

D. 57⁰C

Câu 6.            Một xilanh có pit-tông cách nhiệt đặt nằm ngang. Pit-tông ở vị trí chia xilanh thành hai phần bằng nhau, chiều dài của mỗi phần là 30 cm. Mỗi phần chứa một lượng khí như nhau ở nhiệt độ 17⁰C và áp suất 2 atm. Muốn pit-tông dịch chuyển 2 cm thì phải đun nóng khí ở một phần lên thêm bao nhiêu độ ? Áp suất của khí khi pit-tông đã dịch chuyển là bao nhiêu ?

A.41K và 2,14atm.             

B. 331K và 2,14atm.          

C. 314K và 1,88atm.          

D. 283K và 3,00atm.

Câu 7.            Xi lanh kín cách nhiệt được chia làm hai phần bằng nhau bới một pít tông cách nhiệt. Mỗi phần có chiều dài l₀ = 20 cm chứa một lượng khí giống nhau ở nhiệt độ 27⁰C. Đun nóng phần 1 pít tông dịch chuyển không ma sát về phía phần 2. Khi pít tông dịch chuyển một đoạn 2cm thì nhiệt độ mỗi phần đều thay đổi một lượng ∆T. Nhiệt độ khí ở phần 1 khi đó là

A. 30⁰C.                                

B. 303K.                          

C. 2,7⁰C.                              

D. 57⁰C. 

Câu 8.            Một ống nghiệm tiết diện đều có chiều dài 76cm, đặt thẳng đứng chứa một khối khí đến nửa ống, phía trên của ống là một cột thủy ngân. Nhiệt độ lúc đầu của khối khí là 0⁰C. Áp suất khí quyển là 76cmHg. Để một nửa cột thủy ngân trào ra ngoài thì phải đun nóng khối khí lên đến nhiệt độ

A. 30,25⁰C.                          

B. 50,25⁰C.

C. 68,25⁰C.                          

D. 90⁰C.

Câu 9.            Cột không khí được chứa trong ống nghiệm hình trụ thẳng đứng có đầu kín ở phía dưới, ngăn cách với bên ngoài bằng 1 cột thủy ngân cao h = 74 cm và đầy tới miệng ống, cột không khí có chiều cao l = 50cm ở nhiệt độ t₁ = 27⁰C. Hỏi ở phải đun ống đến nhiệt độ bao nhiêu thì toàn bộ thủy ngân tràn hết ra ngoài biết áp suất khí quyển p₀ = 76 cmHg

A. 367,5K.                            

B. 377K.                          

C. 312,5K.                            

D. 400K.

Câu 10.           Hai bình giống nhau được nối với nhau bằng một ống nằm ngang có tiết diện 20 mm² (Hình vẽ). ở 0⁰C giữa ống có một giọt thuỷ ngân ngăn không khí ở hai bên. Thể tích mỗi bình là V₀ = 200 cm³. Nếu nhiệt độ một bình là t⁰C bình kia là -t⁰C thì giọt thuỷ ngân dịch chuyển 10 cm. Nhiệt độ (t) nhận giá trị nào sau đây?

A. -270,27⁰C.                       

B. 27,3⁰C.                       

C. 2,73⁰C.                       

D. 3,72⁰C.

---(Hết)---

 

Trên đây là toàn bộ nội dung Phương pháp Sử dụng đồ thị để tìm các thông số trạng thái môn Vật Lý 10 năm 2021. Để xem thêm nhiều tài liệu hữu ích khác, các em 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.

Chúc các em học tốt!