Bài tập ôn — Vật lí 12 — Học kì 1 — Ôn đề 1 tiết

Phạm vi: Chương 1 — Vật lí nhiệt (Bài 1–7) và Chương 2 — Khí lí tưởng (Bài 8–10).

Phần 1: Cơ bản

Bài 1. Nén đẳng nhiệt một khối khí từ 6 L xuống 3 L, áp suất ban đầu 1 atm. Tính áp suất mới.

Bài 2. Giãn đẳng nhiệt một khối khí từ 2 L lên 8 L, áp suất ban đầu 4 atm. Tính áp suất mới.

Bài 3. Đun nóng đẳng áp một khối khí từ 300 K lên 600 K, thể tích ban đầu 2 L. Tính thể tích mới.

Bài 4. Làm lạnh đẳng áp một khối khí từ 400 K xuống 200 K, thể tích ban đầu 6 L. Tính thể tích mới.

Bài 5. Đun 0,8 kg nước từ 30 °C lên 90 °C. Biết $c = 4200\ \text{J/(kg·K)}$ . Tính nhiệt lượng cần cung cấp.

Bài 6. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để làm nóng chảy hoàn toàn 0,4 kg thiếc đang ở nhiệt độ nóng chảy? Biết $\lambda = 0,6 \times 10^5\ \text{J/kg}$ .

Bài 7. Phát biểu định luật Boyle.

Bài 8. Phát biểu định luật Charles.

Bài 9. Viết phương trình trạng thái của khí lí tưởng.

Bài 10. Đổi 127 °C ra kelvin.

Bài 11. Đổi 0 °C ra kelvin.

Bài 12. Một hệ nhận 600 J nhiệt lượng và thực hiện công 250 J. Tính độ biến thiên nội năng của hệ.

Bài 13. Một khối khí ở 300 K, áp suất 2 atm, thể tích 3 L. Nén đẳng nhiệt đến thể tích 1,5 L. Tính áp suất mới.

Bài 14. Một khối khí ở 200 K có thể tích 4 L. Đun nóng đẳng áp đến 400 K. Tính thể tích mới.

Bài 15. Một lượng khí có áp suất $10^5\ \text{Pa}$ , thể tích 4,8 L, nhiệt độ 300 K. Tính số mol khí. Biết $R = 8,31\ \text{J/(mol·K)}$ .

Bài 16. Đun 0,3 kg đồng từ 20 °C lên 120 °C. Biết $c = 380\ \text{J/(kg·K)}$ . Tính nhiệt lượng cần cung cấp.

Phần 2: Nâng cao

Bài 17. Một lượng khí biến đổi từ trạng thái ( $p_1 = 2\ \text{atm}$ , $V_1 = 4\ \text{L}$ , $T_1 = 300\ \text{K}$ ) sang trạng thái ( $p_2 = 4\ \text{atm}$ , $V_2 = 3\ \text{L}$ ). Tính $T_2$ .

Bài 18. Một bình chứa 0,4 mol khí ở 27 °C, áp suất $2 \times 10^5\ \text{Pa}$ . Tính thể tích của bình. Biết $R = 8,31\ \text{J/(mol·K)}$ .

Bài 19. Cần bao nhiêu nhiệt lượng để đun 0,5 kg nước từ 20 °C đến sôi rồi hoá hơi hoàn toàn? Biết $c = 4200\ \text{J/(kg·K)}$ , $L = 2,3 \times 10^6\ \text{J/kg}$ .

Bài 20. Trộn 0,5 kg nước ở 80 °C với 0,5 kg nước ở 20 °C. Tính nhiệt độ cân bằng, bỏ qua hao phí.

Bài 21. Một lượng khí đẳng áp tăng thể tích từ 2 L lên 5 L ở 300 K. Tính nhiệt độ mới.

Bài 22. Nén đẳng nhiệt một khối khí từ 10 L xuống 2,5 L. Áp suất của khí tăng lên bao nhiêu lần?

Bài 23. Một khối khí nhận 800 J nhiệt lượng, nội năng tăng 500 J. Tính công mà khối khí thực hiện.

Bài 24. Giải thích vì sao khi bơm xe đạp, bơm lại nóng lên.

Đáp án

$p_2 = 1 \times 6/3 = 2\ \text{atm}$ .
$p_2 = 4 \times 2/8 = 1\ \text{atm}$ .
$V_2 = 2 \times 600/300 = 4\ \text{L}$ .
$V_2 = 6 \times 200/400 = 3\ \text{L}$ .
$Q = 0,8 \times 4200 \times 60 = 201,600\ \text{J}$ .
$Q = 0,6 \times 10^5 \times 0,4 = 24,000\ \text{J}$ .
Ở nhiệt độ không đổi, tích áp suất và thể tích của một khối lượng khí xác định là hằng số: $pV = \text{hằng số}$ .
Khi áp suất không đổi, thể tích của một khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối: $V/T = \text{hằng số}$ .
$pV = nRT$ hay $\dfrac{pV}{T} = \text{hằng số}$ .
$127 + 273 = 400\ \text{K}$ .
$0 + 273 = 273\ \text{K}$ .
$\Delta U = 600 - 250 = 350\ \text{J}$ .
$p_2 = 2 \times 3/1,5 = 4\ \text{atm}$ .
$V_2 = 4 \times 400/200 = 8\ \text{L}$ .
$n = \dfrac{10^5 \times 4,8 \times 10^{-3}}{8,31 \times 300} \approx 0,19\ \text{mol}$ .
$Q = 0,3 \times 380 \times 100 = 11,400\ \text{J}$ .
$T_2 = \dfrac{4 \times 3 \times 300}{2 \times 4} = 450\ \text{K}$ .
$V = \dfrac{0,4 \times 8,31 \times 300}{2 \times 10^5} \approx 4,99 \times 10^{-3}\ \text{m}^3 \approx 4,99\ \text{L}$ .
$Q_1 = 0,5 \times 4200 \times 80 = 168,000\ \text{J}$ ; $Q_2 = 0,5 \times 2,3 \times 10^6 = 1,150,000\ \text{J}$ ; tổng $1,318,000\ \text{J}$ .
$t = (80 + 20)/2 = 50\ \text{°C}$ (cùng chất, cùng khối lượng).
$T_2 = 300 \times 5/2 = 750\ \text{K}$ .
$p_2/p_1 = 10/2,5 = 4$ lần.
$A' = 800 - 500 = 300\ \text{J}$ .
Khi bơm, ta thực hiện công nén khí và ma sát giữa pit-tông với thành bơm cũng sinh nhiệt, làm tăng nội năng của khí và bơm nên bơm nóng lên.