Giải SBT Vật Lí 12 Bài 10 (Kết nối tri thức): Định luật Charles

Sách bài tập Vật Lí 12 Bài 10: Định luật Charles

Câu 10.1 trang 30 SBT Vật Lí 12: Biểu thức nào sau đây không phù hợp với nội dung của định luật Charles

A. $\frac{V}{T} =$ hằng số.

B. $\frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}} .$

C. $V = V_{0} (1 + α t) .$

D. $V ~ \frac{1}{T} .$

Lời giải:

Đáp án đúng là D

Định luật Charles cho biết V và T tỉ lệ thuận.

Câu 10.2 trang 30 SBT Vật Lí 12: Đồ thị nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng áp?

Đồ thị nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng áp

Lời giải:

Đáp án đúng là C

A – đúng, biểu diễn theo thang nhiệt độ C thì phải có đường nét đứt ở phần âm của trục Ot.

B – đẳng áp

C – đẳng tích

D – đúng, biểu diễn theo thang độ K thì gốc đồ thị xuất phát từ gốc toạ độ.

Câu 10.3 trang 30 SBT Vật Lí 12: Trong hiện tượng nào sau đây có quá trình đẳng áp của một lượng khí xác định?

A. Thổi không khí vào một quả bóng bay.

B. Quả bóng bàn bị bẹp nhúng vào nước nóng, phồng lên như cũ.

C. Không khí trong một xi lanh đặt nằm ngang có áp suất bằng áp suất khí quyển bên ngoài, được đun nóng thì đẩy pit-tông chuyển động không ma sát trong xi lanh.

D. Không khí trong một xi lanh đặt thẳng đứng được đun nóng đẩy pit-tông chuyển động nhanh dần.

Lời giải:

Đáp án đúng là C

Câu 10.4 trang 30 SBT Vật Lí 12: Nội dung của câu nào sau đây không phù hợp với định luật Charles?

A. Trong quá trình đẳng áp, thể tích của một lượng khí xác định tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối.

B. Hệ số nở đẳng áp của mọi chất khí đều bằng $\frac{1}{273}$

C. Đường biểu diễn quá trình đẳng áp trong hệ toạ độ (V – T) là đường thẳng đi qua gốc toạ độ.

D. Trong quá trình đẳng áp, khi nhiệt độ tăng từ 20 °C lên 40 °C thì thể tích khí tăng lên gấp đôi.

Lời giải:

Đáp án đúng là D

V tỉ lệ thuận với T (K) chứ không tỉ lệ thuận với t (^oC).

Câu 10.5 trang 31 SBT Vật Lí 12: Hãy dùng các số liệu trong bảng ghi kết quả thí nghiệm về quá trình đẳng áp của một lượng khí không đổi trong bảng dưới đây để xác định mối quan hệ giữa thể tích và nhiệt độ Kelvin của lượng khí và vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ này.

Hãy dùng các số liệu trong bảng ghi kết quả thí nghiệm về quá trình đẳng áp của một lượng khí

Lời giải:

Bước 1: Đổi nhiệt độ trong bảng ra nhiệt độ tuyệt đối.

Nhiệt độ (°C)

Nhiệt độ (K)

107

127

147

360

380

400

420

Bước 2: Tính các giá trị của $\frac{V}{T}$ để chứng tỏ $\frac{V}{T}$ = hằng số.

Nhiệt độ (K)

Thể tích (cm³)

Tỉ số V/T

360

380

400

420

3,4

3,6

3,8

4,0

0,009

Bước 3 : Vẽ đồ thị.

Hãy dùng các số liệu trong bảng ghi kết quả thí nghiệm về quá trình đẳng áp của một lượng khí

Câu 10.6 trang 31 SBT Vật Lí 12: Khi tăng nhiệt độ của một lượng khí từ 32 °C lên 117 °C và giữ áp suất khí không đổi thì thể tích khí tăng thêm 1,7 lít. Tính thể tích lượng khí trước và sau khi tăng nhiệt độ.

Lời giải:

$\frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}} \Rightarrow \frac{V_{1}}{32 + 273} = \frac{V_{1} + 1, 7}{117 + 273} \Rightarrow$ V₁ = 6,1 lít; V₂ = 7,8 lít.

Câu 10.7 trang 31 SBT Vật Lí 12: Một xi lanh đặt nằm ngang chứa 100 cm3 khí ở nhiệt độ 27 °C, dưới áp suất bằng áp suất khí quyển bên ngoài. Người ta đun nóng bình lên đến 57 °C cho xi lanh chuyển động gần như đều. Coi ma sát giữa xi lanh và pit-tông không đáng kể.

1. Tính thể tích khí trong xi lanh ở 57 °C.

2. Vẽ đồ thị biểu diễn quá trình trên theo toạ độ (V – T) và (p – V).

Lời giải:

1. Quá trình biến đổi trạng thái của khí là đẳng áp với áp suất luôn bằng áp suất của khí quyển. $\frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}} \Rightarrow \frac{100}{27 + 273} = \frac{V_{2}}{57 + 273} \Rightarrow V_{2} = 110 c m^{3} .$

– Đồ thị 1 là đường thẳng có đường kéo dài qua gốc toạ độ.

Một xi lanh đặt nằm ngang chứa 100 cm3 khí ở nhiệt độ 27 độ C

– Đồ thị 2 là đường thẳng song song với trục hoành.

Một xi lanh đặt nằm ngang chứa 100 cm3 khí ở nhiệt độ 27 độ C

Câu 10.8 trang 31 SBT Vật Lí 12: Xung quanh hiện tượng quả bóng bàn bị bẹp được nhúng vào nước nóng thì phồng lên như cũ

Đây là một hiện tượng đơn giản mà ngay cả những người chưa từng chơi bóng bàn cũng biết. Tuy nhiên, khi có người sử dụng hiện tượng này làm ví dụ cho sự nở vì nhiệt của chất khí, cho định luật Charles (trước đây gọi là định luật Gay Lussac) thì có khá nhiều ý kiến khác nhau. Ý kiến chấp nhận cũng có, ý kiến chấp nhận nhưng đề nghị nói rõ thêm cũng có, ý kiến phản đối dữ dội vì coi đây là một sai lầm hoàn toàn cũng có,…

Em quan niệm thế nào về hiện tượng này? Hãy nhớ lại những kiến thức đã học về chất khí để trả lời các câu hỏi sau đây nhằm thể hiện quan điểm của mình về hiện tượng gây tranh cãi trên.

1. Hiện tượng quả bóng bàn bị bẹp được nhúng vào nước thì phồng lên như cũ liên quan đến đẳng quá trình nào của chất khí?

A. Vì trong hiện tượng này, thể tích khí tăng theo nhiệt độ nên liên quan đến quá trình đẳng áp.

B. Vì trong hiện tượng này, áp suất khí tăng theo nhiệt độ nên liên quan đến quá trình đẳng tích.

C. Vì trong hiện tượng này có sự thay đổi thể tích và áp suất nên liên quan đến quá trình đẳng nhiệt.

D. Hiện tượng này không phải là một đẳng quá trình.

2. Nội dung câu nào dưới đây là đúng, sai?

Nội dung	Đánh giá
Nội dung	Đúng	Sai
a) Định luật Charles là định luật về quá trình biến đổi thể tích của một lượng khí theo nhiệt độ khi áp suất không đổi. Do đó không thể áp dụng định luật này cho chất khí trong quả bóng bàn bẹp nhúng vào nước nóng, phồng lên như cũ.
b) Cả 3 thông số trạng thái p, V và T của lượng khí trong quả bóng bàn ở hiện tượng nêu trên đều thay đổi. Đây là trường hợp mà chúng ta chưa đề cập tới cả trong bài học này lẫn các bài học trước đây về chất khí.

3. Tại sao quá trình biến đổi trạng thái của không khí trong quả bóng bị xẹp khi được nhúng vào nước nóng không phải là quá trình đẳng áp?

4. Hãy nghĩ ra một phương án thí nghiệm đơn giản để chứng tỏ, nếu coi quá trình biến đổi trạng thái của không khí trong quả bóng bàn bị xẹp khi được nhúng vào nước nóng phồng lên như cũ là quá trình nở vì nhiệt và dùng định luật Charles để xác định nhiệt độ của nước có thể làm cho không khí trong quả bóng dãn nở lấy lại thể tích cũ, thì kết quả tìm được sẽ không đúng với thực tế.

Lời giải:

1. Cả 3 thông số trạng thái p, V và T của lượng khí trong quả bóng bàn ở hiện tượng nêu trên đều thay đổi. Đáp án đúng là D.

2. a) và b) đều đúng.

3. Muốn cho quả bóng phồng lên thì áp lực của không khí bên trong bóng tác dụng lên vỏ bóng phải lớn hơn áp lực của không khí bên ngoài và lực đàn hồi của vỏ bóng bị biến dạng. Do đó áp suất của không khí bên trong bóng phải tăng, quá trình này không phải đẳng áp vì cả thể tích và áp suất của khí trong quả bóng đều thay đổi.

4. Tuỳ theo HS. Chỉ yêu cầu các em đưa ra phương án thí nghiệm.

Lý thuyết Định luật Charles

I. 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.

II. Định luật Charles

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

$\frac{V}{T} =$ hằng số

– Nếu gọi $V_{1}, T_{1}$ lần lượt là thể tích và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 1; $V_{2}, T_{2}$ lần lượt là thể tích và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 2 thì $\frac{V_{1}}{T_{1}} = \frac{V_{2}}{T_{2}}$

Lý thuyết Định luật Charles (Vật Lí 12 Kết nối tri thức 2024) (ảnh 1)

Xem thêm các bài giải SBT Vật Lí lớp 12 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài liên quan