Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 30: Quá trình đẳng tích. Định luật Sác-lơ
Mời các em học sinh cùng tham khảo nội dung giải Bài 30 SBT Vật Lý 10 dưới đây. Hy vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các em rèn luyện phương pháp giải bài tập về quá trình đẳng tích và định luật Sác-lơ.
Mục lục nội dung
1. Giải bài 30.1 trang 70 SBT Vật lý 10
2. Giải bài 30.2 trang 70 SBT Vật lý 10
3. Giải bài 30.3 trang 70 SBT Vật lý 10
4. Giải bài 30.4 trang 70 SBT Vật lý 10
5. Giải bài 30.5 trang 71 SBT Vật lý 10
6. Giải bài 30.6 trang 71 SBT Vật lý 10
7. Giải bài 30.7 trang 71 SBT Vật lý 10
8. Giải bài 30.8 trang 71 SBT Vật lý 10
1. Giải bài 30.1 trang 70 SBT Vật lý 10
Hệ thức nào dưới đây không phù hợp với nội dung định luật Sác-lơ?
A. p/T = hằng số. B. p ~ 1/T.
C. p ~ T. D. p1/T1=p2/T2
Phương pháp giải
Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p/T=const
Hướng dẫn giải
A,C,D - đều đúng vì là các cách viết khác nhau của biểu thức của định luật Sác - lơ
B - sai vì trong biểu thức B thì p và T tỉ lệ nghịch với nhau
⇒ Chọn đáp án B
2. Giải bài 30.2 trang 70 SBT Vật lý 10
Đốt nóng một lượng khí chứa trong một bình kín gần như không nở vì nhiệt sao cho nhiệt độ tuyệt đối của khí tăng lên 1,5 lần. Khi đó áp suất của khí trong bình
A. tăng lên 3 lần. B. giảm đi 3 lần.
C. tăng lên 1,5 lần. D. giảm đi 1,5 lần.
Phương pháp giải
Áp dụng định luật Sác - lơ: p/T=const nên p ~ T
Hướng dẫn giải
Vì áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối nên nhiệt độ tuyệt đối của khối khí tăng lên 1,5 lần nên áp suất của khối khí cũng tăng lên 1,5 lần
⇒ Chọn đáp án C
3. Giải bài 30.3 trang 70 SBT Vật lý 10
Đường biểu diễn nào sau đây không phù hợp với quá trình đẳng tích?
Phương pháp giải
Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi
Hướng dẫn giải
A,B,D - đều đúng
C - đồ thị của quá trình đẳng áp
⇒ Chọn đáp án C
4. Giải bài 30.4 trang 70 SBT Vật lý 10
Quá trình nào sau đây có liên quan tới định luật Sác-lơ ?
A. Quả bóng bàn bị bẹp nhúng vào nước nóng, phồng lên như cũ.
B. Thổi không khí vào một quả bóng bay.
C. Đun nóng khí trong một xilanh kín.
D. Đun nóng khí trong một xilanh hở.
Phương pháp giải
Sử dụng lí thuyết về quá trình đẳng tích: quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi
Hướng dẫn giải
A,D - thể tích của khối khí bị thay đổi
B - lượng khí bị thay đổi
C - xilanh kín nên thể tích của khối khí là không đổi, khi đó sự thay đổi áp suất và nhiệt độ tuyệt đối của khối khí tuân theo định luật Sác - lơ
⇒ Chọn đáp án C
5. Giải bài 30.5 trang 71 SBT Vật lý 10
Một bình kín chứa khí ôxi ở nhiệt độ 20°C và áp suất 105 Pa. Nếu đem bình phơi nắng ở nhiệt độ 40°C thì áp suất trong bình sẽ là bao nhiêu ?
Phương pháp giải
Áp dụng công thức:
\(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\) để tính áp suất
Hướng dẫn giải
- Ta có:
\(\begin{array}{l} {T_1} = {t_1} + 273 = 20 + 273 = 293K\\ {T_1} = {t_1} + 273 = 20 + 273 = 293K \end{array}\)
- Áp suất trong bình là:
\({p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}} = \frac{{{{10}^5}.313}}{{293}} = {1,068.10^5}Pa\)
6. Giải bài 30.6 trang 71 SBT Vật lý 10
Một săm xe máy được bơm căng không khí ở nhiệt độ 20°C và áp suất 2 atm. Hỏi săm có bị nổ không, khi để ngoài nắng nhiệt độ 42°C ? Coi sự tăng thể tích của săm là không đáng kể và biết săm chỉ chịu được áp suất tối đa là 2,5 atm.
Phương pháp giải
Áp dụng công thức:
\({p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}}\) để tính áp suất
Hướng dẫn giải
- Ta có:
\(\begin{array}{l} {T_1} = {t_1} + 273 = 20 + 273 = 293K\\ {T_2} = {t_2} + 273 = 42 + 273 = 315K \end{array}\)
- Áp suất của lớp săm khi trời nắng là:
\({p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}} = \frac{{2.315}}{{293}} = 2,15atm < 2,5atm\)
Vậy săm không bị nổ.
7. Giải bài 30.7 trang 71 SBT Vật lý 10
Một bình thủy tinh kín chịu nhiệt chứa không khí ở điều kiện chuẩn. Nung nóng bình lên tới 2000C. Áp suất không khí trong bình là bao nhiêu? Coi sự nở vì nhiệt của bình là không đáng kể.
Phương pháp giải
Áp dụng công thức:
\({p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}}\) để tính áp suất không khí trong bình
Hướng dẫn giải
- Ta có:
\(\begin{array}{l} {T_1} = {t_1} + 273 = 0 + 273 = 273K\\ {T_2} = {t_2} + 273 = 200 + 273 = 473K \end{array}\)
- Áp suất không khí trong bình là:
\({p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}} = \frac{{{{1,013.10}^5}.473}}{{273}} = {1,755.10^5}Pa\)
8. Giải bài 30.8 trang 71 SBT Vật lý 10
Một bình hình trụ đặt thẳng đứng có dung tích 8 lít và đường kính trong 20 cm, được đậy kín bằng một nắp có khối lượng 2 kg. Trong bình chứa khí ở nhiệt độ 1000C dưới áp suất bằng áp suất khí quyển (105 N/m2). Khi nhiệt độ trong bình giảm xuống còn 200C thì:
a) Áp suất khí trong bình bằng bao nhiêu?
b) Muốn mở nắp bình cần một lực bằng bao nhiêu?
Phương pháp giải
a) Áp suất khí trong bình được tính bằng công thức:
\({p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}}\)
b) Lực cần tác dụng để mở nắp có độ lớn tính theo công thức:
\(F = mg + S\left( {{p_1} - {p_2}} \right) = mg + \frac{{\pi {d^2}}}{4}\left( {{p_1} - {p_2}} \right) \)
Hướng dẫn giải
a) Xét lượng khí trong bình.
Vì thể tích không đổi nên:
\(\begin{array}{l} \frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\\ \Rightarrow {p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}} = {7,86.10^4}N/{m^2} \end{array}\)
b) Cần tác dụng vào nắp một lực thằng được trọng lượng của nắp và lực gây ra bởi sự chênh lệch áp suất giữa không khí bên ngoài và bên trong bình:
\(F = mg + S\left( {{p_1} - {p_2}} \right) = mg + \frac{{\pi {d^2}}}{4}\left( {{p_1} - {p_2}} \right) = 692N\)
9. Giải bài 30.9 trang 71 SBT Vật lý 10
Biết thể tích của một lượng khí là không đổi. Hãy giải bài toán sau đây bằng hai cách: dùng công thức; dùng đồ thị.
a) Chất khí ở 00C có áp suất 5 atm. Tìm áp suất của khí ở nhiệt độ 2730C.
b) Chất khí ở 00C có áp suất p0. Phải đun nóng chất khí lên tới nhiệt độ nào để áp suất tăng lên 3 lần?
Phương pháp giải
Giải bài toán theo 2 cách:
- Cách 1: dùng công thức
a) Áp dụng công thức:
\({p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}}\) để tính áp suất khí
b) Áp dụng công thức:
\(T = \frac{{p.{T_0}}}{{{p_0}}}\) để tính nhiệt độ cần đun
- Cách 2: dùng đồ thị như hình vẽ bên dưới
Hướng dẫn giải
Cách 1: dùng công thức
a) Áp suất của khí là:
\(\begin{array}{l} \frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\\ \Rightarrow {p_2} = \frac{{{p_1}{T_2}}}{{{T_1}}} = \frac{{5.546}}{{273}} = 10(atm) \end{array}\)
b) Nhiệt độ cần đun là:
\(\begin{array}{l} \frac{{{p_0}}}{{{T_0}}} = \frac{p}{T}\\ \Rightarrow T = \frac{{p.{T_0}}}{{{p_0}}} = \frac{{3{p_0}{T_0}}}{{{p_0}}} = 3{T_0} = 819K\\ \Rightarrow T = {546^o}C \end{array}\)
Cách 2: dùng đồ thị
10. Giải bài 30.10 trang 71 SBT Vật lý 10
Một chai chứa không khí được nút kín bằng một nút có trọng lượng không đáng kể, tiết diện 2,5 cm2. Hỏi phải đun nóng không khí trong chai lên tới nhiệt độ tối thiểu bằng bao nhiêu để nút bật ra? Biết lực ma sát giữa nút và chai có độ lớn là 12 N, áp suất ban đầu của không khí trong chai bằng áp suất khí quyển và bằng 9,8.104 Pa, nhiệt độ ban đầu của không khí trong chai là -30C.
Phương pháp giải
Vận dụng công thức và lí thuyết về quá trình đẳng tích của khối khí để tính nhiệt độ theo công thức:
\(\begin{array}{l} {T_2} = {T_1}\frac{{{p_2}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_1}}}{{{p_1}}}\left( {\frac{{{F_{ms}}}}{S} + {p_1}} \right) \end{array}\)
Hướng dẫn giải
Trước khi nút bật ra, thể tích khí trong chai không đổi và quá trình đun nóng là quá trình đẳng tích. Tại thời điểm nút bật ra, áp lực không khí trong chai tác dụng lên nút phải lớn hơn áp lực của khí quyển và lực ma sát:
p2S > Fms + p1S
Do đó: p2>FmsS+p1
- Vì quá trình là đẳng tích nên:
\(\begin{array}{l} \frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\\ \Rightarrow {T_2} = {T_1}\frac{{{p_2}}}{{{p_1}}} = \frac{{{T_1}}}{{{p_1}}}\left( {\frac{{{F_{ms}}}}{S} + {p_1}} \right) \end{array}\)
- Thay số vào ta được :
\({T_2} = \frac{{270}}{{{{9,8.10}^4}}}\left( {\frac{{12}}{{{{2,5.10}^{ - 4}}}} + {{9,8.10}^4}} \right) \approx 402K\)
Phải đun nóng tới nhiệt độ ít nhất là T2 = 402 K hoặc t2 = 129oC
Tham khảo thêm
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 28: Cấu tạo chất. Thuyết động học phân tử chất khí
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 29: Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôi-lơ-Ma-ri-ốt
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài 31: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng
- doc Giải bài tập SBT Vật Lí 10 Bài tập cuối chương V: Chất khí