Bài tập ôn tập Vật Lí 12 Kết nối tri thức Chương 2 (có đúng sai, trả lời ngắn)

1. Kiến thức trọng tâm

Chương 2 (Bài 8–13) trình bày lí thuyết khí lí tưởng và các định luật chất khí. Theo mô hình động học phân tử, chất khí gồm các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng; áp suất của khí tác dụng lên thành bình là do các phân tử va chạm với thành bình. Động năng trung bình của phân tử tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối: $\bar{W}đ = \dfrac{3}{2}kT$, trong đó$k = 1{,}38 \times 10^{-23},\text{J/K}$là hằng số Bôn-xơ-man. Tốc độ căn quân phương của phân tử là$v{\text{rms}} = \sqrt{\dfrac{3kT}{m}} = \sqrt{\dfrac{3RT}{M}}$.

Ba định luật thực nghiệm về chất khí: định luật Boyle (nhiệt độ không đổi): $pV = \text{const}$ hay $p_1V_1 = p_2V_2$; định luật Charles (áp suất không đổi): $\dfrac{V}{T} = \text{const}$ hay $\dfrac{V_1}{T_1} = \dfrac{V_2}{T_2}$; định luật Gay-Lussac mở rộng cho quá trình đẳng tích: $\dfrac{p}{T} = \text{const}$. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng tổng hợp cả ba định luật: $pV = nRT$, trong đó $n$ là số mol khí, $R = 8{,}31,\text{J/(mol.K)}$ là hằng số khí lí tưởng. Phương trình Clapeyron cho một lượng khí biến đổi từ trạng thái 1 sang trạng thái 2: $\dfrac{p_1V_1}{T_1} = \dfrac{p_2V_2}{T_2}$.

2. Ví dụ minh họa

Một lượng khí lí tưởng ở trạng thái đầu có $p_1 = 2 \times 10^5,\text{Pa}$, $V_1 = 4,\text{lít}$, $T_1 = 300,\text{K}$. Khí biến đổi đẳng áp đến thể tích $V_2 = 6,\text{lít}$. Theo định luật Charles, nhiệt độ lúc sau là $T_2 = T_1 \dfrac{V_2}{V_1} = 300 \times \dfrac{6}{4} = 450,\text{K}$. Nếu tiếp tục biến đổi đẳng nhiệt để áp suất tăng gấp đôi thì thể tích giảm còn $3,\text{lít}$ theo định luật Boyle. Các câu hỏi đúng sai thường kiểm tra phát biểu của các định luật và điều kiện áp dụng, còn câu trả lời ngắn thường yêu cầu tính một thông số trạng thái chưa biết.

3. Ghi nhớ

• Động năng trung bình phân tử: $\bar{W}đ = \dfrac{3}{2}kT$; tốc độ căn quân phương$v{\text{rms}} = \sqrt{\dfrac{3RT}{M}}$.
• Boyle (đẳng nhiệt): $pV = \text{const}$. Charles (đẳng áp): $\dfrac{V}{T} = \text{const}$. Đẳng tích: $\dfrac{p}{T} = \text{const}$.
• Phương trình trạng thái: $pV = nRT$; phương trình Clapeyron: $\dfrac{p_1V_1}{T_1} = \dfrac{p_2V_2}{T_2}$.
• Nhiệt độ trong các công thức chất khí luôn là nhiệt độ tuyệt đối (K).
• Xác định đúng quá trình đẳng nhiệt, đẳng áp hay đẳng tích trước khi áp dụng công thức.