Bài tập — Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Câu 1. Nội dung nào sau đây phản ánh đúng kiến thức cần ghi nhớ trong bài Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí? A. Bỏ qua các khái niệm cơ bản và chỉ học thuộc lòng kết quả cuối cùng mà không cần hiểu bản chất. B. Chỉ áp dụng kiến thức trong một trường hợp duy nhất, không cần kiểm tra điều kiện hay đơn vị. C. Các nội dung trong bài hoàn toàn độc lập và không có mối liên hệ nào với thực tiễn hay các bài học khác. D. Phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình.

Câu 2. Khi học và vận dụng bài Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí, khẳng định nào dưới đây là chính xác? A. Áp suất khí do va chạm của phân tử với thành bình gây ra. B. Không cần đọc kĩ đề bài hay phân tích dữ kiện trước khi thực hiện các bước giải. C. Mọi khái niệm trong bài đều có thể thay thế tùy ý cho nhau mà không làm thay đổi kết quả. D. Chỉ cần ghi đáp số ngắn gọn, bỏ qua toàn bộ bước lập luận, giải thích và kiểm tra lại.

Câu 3. Theo phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí, phát biểu nào sau đây là đúng? A. Kết luận ngay kết quả khi chưa đối chiếu với quy tắc hoặc định nghĩa trong bài học. B. - Mô hình động học phân tử chất khí được xây dựng trên các giả thuyết: chất khí gồm rất nhiều phân tử, các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, kích thước phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm, và các va chạm giữa các phân tử cũng như va chạm với thành bình là va chạm đàn hồi. C. Thay đổi toàn bộ quy tắc trọng tâm của bài học theo cảm tính cá nhân. D. Bỏ qua việc rèn luyện qua ví dụ minh họa và bài tập thực hành của tiết học.

Câu 4. Để nắm vững và vận dụng tốt bài Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí, học sinh cần lưu ý điều nào sau đây? A. Không cần ghi nhớ các lưu ý trọng tâm vì chúng không ảnh hưởng đến việc làm bài tập. B. Áp dụng ngược lại hoàn toàn so với quy tắc và hướng dẫn trong phần kiến thức trọng tâm. C. Tốc độ trung bình của các phân tử tăng khi nhiệt độ tăng. D. Chỉ cần đọc lướt tiêu đề bài học mà không cần nắm vững nội dung chi tiết từng mục.

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Bài 1 (Cơ bản — Hệ thống hóa kiến thức trọng tâm). Dựa vào phần Kiến thức trọng tâm của bài Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí, em hãy trình bày các khái niệm, quy tắc hoặc nội dung cốt lõi của tiết học và nêu ý nghĩa của chúng.

Bài 2 (Thực hành — Phân tích & Giải mẫu theo ví dụ tiết học). Đọc kĩ tình huống/ví dụ trọng tâm của tiết học dưới đây, sau đó tự trình bày lại các bước thực hiện và nêu nhận xét rút ra:

Ví dụ: Tính động năng trung bình của một phân tử khí ở nhiệt độ $300,K$ . Biết hằng số Boltzmann $k = 1,38 \times 10^{-23},J/K$ .

Bài 3 (Vận dụng — Áp dụng quy tắc ghi nhớ vào bài tập). Vận dụng các điểm ghi nhớ trọng tâm của bài Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí để giải thích hoặc thực hiện yêu cầu thực hành mở rộng sau:

Lời giải: Áp dụng công thức $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT = 1,5 \times 1,38 \times 10^{-23} \times 300 = 6,21 \times 10^{-21},J$ . Vậy động năng trung bình của một phân tử khí ở $300,K$ là $6,21 \times 10^{-21},J$ .

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Tính nhiệt lượng cần để đun nóng 3 kg thép từ 20 °C đến 120 °C. Biết $c = 460\ \text{J/(kg·K)}$ .

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). So sánh nhiệt lượng cần để đun 1 kg nước và 1 kg nhôm cùng tăng thêm 10 °C. Biết $c_{\text{nước}} = 4200\ \text{J/(kg·K)}$ , $c_{\text{nhôm}} = 880\ \text{J/(kg·K)}$ .

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Giải thích vì sao nước được dùng làm chất tải nhiệt trong các hệ thống làm mát.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-D, 2-A, 3-B, 4-C.
Giải thích chi tiết:
- Câu 1 (D): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình."
- Câu 2 (A): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Áp suất khí do va chạm của phân tử với thành bình gây ra."
- Câu 3 (B): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "- Mô hình động học phân tử chất khí được xây dựng trên các giả thuyết: chất khí gồm rất nhiều phân tử, các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, kích thước phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm, và các va chạm giữa các phân tử cũng như va chạm với thành bình là va chạm đàn hồi."
- Câu 4 (C): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Tốc độ trung bình của các phân tử tăng khi nhiệt độ tăng."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:
- Nội dung cốt lõi cần trình bày: - Mô hình động học phân tử chất khí được xây dựng trên các giả thuyết: chất khí gồm rất nhiều phân tử, các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, kích thước phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm, và các va chạm giữa các phân tử cũng như va chạm với thành bình là va chạm đàn hồi. - Các phân tử khí chuyển động với nhiều tốc độ khác nhau.
- Tổng kết ghi nhớ: Phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình.; Áp suất khí do va chạm của phân tử với thành bình gây ra.; Động năng trung bình: $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT$ , tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.
Bài 2:
- Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Ví dụ: Tính động năng trung bình của một phân tử khí ở nhiệt độ $300,K$ . Biết hằng số Boltzmann $k = 1,38 \times 10^{-23},J/K$ .
- Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.
Bài 3:
- Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí (Phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình.; Áp suất khí do va chạm của phân tử với thành bình gây ra.; Động năng trung bình: $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT$ , tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.).
- Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Áp dụng công thức $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT = 1,5 \times 1,38 \times 10^{-23} \times 300 = 6,21 \times 10^{-21},J$ . Vậy động năng trung bình của một phân tử khí ở $300,K$ là $6,21 \times 10^{-21},J$ .
Bài 4: $Q = 3 \times 460 \times 100 = 138,000\ \text{J}$ .
Bài 5: Nước: $42,000\ \text{J}$ ; nhôm: $8,800\ \text{J}$ . Nước cần nhiều hơn khoảng 4,8 lần.
Bài 6: Vì nước có nhiệt dung riêng lớn nên có thể thu và tải nhiều nhiệt mà nhiệt độ tăng ít.

Phần 1: Câu hỏi Trắc nghiệm (Nhận biết & Thông hiểu)

Phần 2: Bài tập Tự luận & Thực hành theo tiết học

Ví dụ: Tính động năng trung bình của một phân tử khí ở nhiệt độ $300,K$ . Biết hằng số Boltzmann $k = 1,38 \times 10^{-23},J/K$ .

Lời giải: Áp dụng công thức $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT = 1,5 \times 1,38 \times 10^{-23} \times 300 = 6,21 \times 10^{-21},J$ . Vậy động năng trung bình của một phân tử khí ở $300,K$ là $6,21 \times 10^{-21},J$ .

Bài 4 (Luyện tập học kì — Mức độ Cơ bản). Tính nhiệt lượng cần để đun nóng 3 kg thép từ 20 °C đến 120 °C. Biết

c = 460\ \text{J/(kg·K)}

Bài 5 (Luyện tập học kì — Mức độ Thông hiểu). So sánh nhiệt lượng cần để đun 1 kg nước và 1 kg nhôm cùng tăng thêm 10 °C. Biết

c_{\text{nước}} = 4200\ \text{J/(kg·K)}

c_{\text{nhôm}} = 880\ \text{J/(kg·K)}

Bài 6 (Luyện tập học kì — Mức độ Vận dụng & Nâng cao). Giải thích vì sao nước được dùng làm chất tải nhiệt trong các hệ thống làm mát.

Phần 3: Đáp án & Hướng dẫn giải chi tiết

1. Đáp án phần Trắc nghiệm

Bảng đáp án: 1-D, 2-A, 3-B, 4-C.

Giải thích chi tiết:

Câu 1 (D): Khẳng định đúng theo mục Ghi nhớ của bài: "Phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình."
Câu 2 (A): Khẳng định đúng theo nội dung cốt lõi của tiết học: "Áp suất khí do va chạm của phân tử với thành bình gây ra."
Câu 3 (B): Khẳng định chuẩn xác theo phần Kiến thức trọng tâm: "- Mô hình động học phân tử chất khí được xây dựng trên các giả thuyết: chất khí gồm rất nhiều phân tử, các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, kích thước phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm, và các va chạm giữa các phân tử cũng như va chạm với thành bình là va chạm đàn hồi."
Câu 4 (C): Khẳng định đúng theo hướng dẫn trọng tâm của bài: "Tốc độ trung bình của các phân tử tăng khi nhiệt độ tăng."

2. Hướng dẫn giải phần Tự luận & Thực hành

Bài 1:

Nội dung cốt lõi cần trình bày: - Mô hình động học phân tử chất khí được xây dựng trên các giả thuyết: chất khí gồm rất nhiều phân tử, các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng, kích thước phân tử rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, các phân tử chỉ tương tác với nhau khi va chạm, và các va chạm giữa các phân tử cũng như va chạm với thành bình là va chạm đàn hồi. - Các phân tử khí chuyển động với nhiều tốc độ khác nhau.
Tổng kết ghi nhớ: Phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình.; Áp suất khí do va chạm của phân tử với thành bình gây ra.; Động năng trung bình: $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT$ , tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

Bài 2:

Hướng dẫn phân tích & trình bày: Dựa trực tiếp vào dữ kiện trong ví dụ minh họa của tiết học: Ví dụ: Tính động năng trung bình của một phân tử khí ở nhiệt độ $300,K$ . Biết hằng số Boltzmann $k = 1,38 \times 10^{-23},J/K$ .
Lưu ý khi trình bày: Xác định rõ yêu cầu, áp dụng đúng quy tắc/khái niệm trong mục 1 và kiểm tra lại kết quả cuối cùng.

Bài 3:

Phương pháp giải: Áp dụng các quy tắc ghi nhớ của bài Bài 8: Mô hình động học phân tử chất khí (Phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng, va chạm đàn hồi với nhau và với thành bình.; Áp suất khí do va chạm của phân tử với thành bình gây ra.; Động năng trung bình: $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT$ , tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.).
Lời giải mẫu/Nhận xét: Lời giải: Áp dụng công thức $\overline{W_đ} = \frac{3}{2}kT = 1,5 \times 1,38 \times 10^{-23} \times 300 = 6,21 \times 10^{-21},J$ . Vậy động năng trung bình của một phân tử khí ở $300,K$ là $6,21 \times 10^{-21},J$ .

Bài 4:

Q = 3 \times 460 \times 100 = 138,000\ \text{J}

Bài 5: Nước:

42,000\ \text{J}

; nhôm:

8,800\ \text{J}

. Nước cần nhiều hơn khoảng 4,8 lần.

Bài 6: Vì nước có nhiệt dung riêng lớn nên có thể thu và tải nhiều nhiệt mà nhiệt độ tăng ít.