Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

SƠ LƢỢC LÍ LỊCH KHOA HỌC


I. THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN
1. Họ và tên: Nguyễn Đức Hào
2. Sinh ngày 06 tháng 05 năm 1962
3. Nam, nữ: Nam
4. Địa chỉ: Ấp Sơn Hà – Xã Vĩnh Thanh – Nhơn Trạch - Đồng Nai
5. Điện thoại: 061 3519314
6. Fax:

E-mail:

7. Chức vụ: Tổ trƣởng Lý
8. Đơn vị công tác: Trƣờng THPT Nguyễn Bỉnh Khiêm
II. TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO
-

Học vị cao nhất: Đại Học

-

Năm nhận bằng: 1987

-

Chuyên ngành đào tạo: Cử nhân Vật lý

III. KINH NGHIỆM KHOA HỌC:

CHƢƠNG I: PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ................................................................9
CHƢƠNG II: PHƢƠNG PHÁP CHUNG CHO VIỆC GIẢI BÀI TẬP VẬT LÝ............9
PHẦN III: PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP CỤ THỂ
CHƢƠNG I: BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH..............................................................................11
A. Phƣơng pháp...............................................................................................................11
B. Các bài tập cụ thể........................................................................................................12
CHƢƠNG II: BÀI TẬP ĐỊNH LƢỢNG........................................................................16
A. Phƣơng pháp...............................................................................................................16
B. Các bài tập cụ thể........................................................................................................16
CHƢƠNG III: BÀI TẬP ĐỒ THỊ..................................................................................27
PHẦN II:
KẾT LUẬN.....................................................................................................................31
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………...32
PHIẾU NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ……………………………………………………...33

Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 2


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

A – MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Việc học tập môn vật lý muốn đạt kết quả tốt thì trong quá trình nhận thức cần
phải biết đối chiếu những khái niệm, định luật, mơ hình vật lý – những sản phẩm do trí
tuệ con ngƣời sáng tạo – với thực tiễn khách quan để nắm vững đƣợc bản chất của
chúng; biết chúng đƣợc sử dụng để phản ánh, miêu tả, biểu đạt đặc tính gì, quan hệ nào
của hiện thực khách quan cũng nhƣ giới hạn phản ánh đến đâu.
Đối với học sinh trung học phổ thông, bài tập vật lý là một phƣơng tiện quan

triển khả năng tƣ duy,...giúp học sinh học tập môn Vật lý tốt hơn.
Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 3


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

3. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU:
Các bài tập vật lý phân tử và Nhiệt học về chất khí lớp 10, Cơ sở của nhiệt động
lực học (chƣơng VI và chƣơng VIII. SGK Vật Lý 10 nâng cao)
4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:
Phân loại đƣợc các bài tập vật lý phân tử và nhiệt học (Chƣơng VI & VIII) trong
chƣơng trình Vật lý lớp 10 nâng cao.
Đề ra phƣơng pháp giải bài tập vật lý nói chung, phƣơng pháp giải các loại bài
tập vật lý theo phân loại, phƣơng pháp giải từng dạng bài tập cụ thể của Vật lý phân tử
và nhiệt học (các bài tập cơ bản, phổ biến mà học sinh lớp 10 thƣờng gặp ).
5. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
Sử dụng kết hợp nhiều phƣơng pháp: so sánh, đối chiếu, phân tích, tổng hợp...
6. ĐĨNG GĨP CỦA ĐỀ TÀI:
Đề tài có thể hỗ trợ cho việc học tập và giảng dạy môn vật lý lớp 10 nâng cao,
làm tài liệu tham khảo cho học sinh và đồng nghiệp.
Qua quá trình nghiên cứu đề tài giúp cho bản thân tôi nâng cao nhận thức về phân
loại và giải các bài tập vật lý phân tử và nhiệt học.
Đề tài:
“ Phân loại và phƣơng pháp giải các bài tập Nhiệt Vật lý 10 về chất khí ”
trong chƣơng VI và chƣơng VIII có nội dung gồm ba phần:
 Tóm tắt lý thuyết về vật lý phân tử và nhiệt học.
 Phân loại các dạng bài tập trong chƣơng VI và VIII Vật lý lớp 10 nâng cao
 Trình bày phƣơng pháp chung để giải bài tập Vật Lý và phƣơng pháp cụ thể

hiện nhiệt độ của hệ.
c. Kích thƣớc phân tử rất nhỏ ( khoảng 10-10cm) so với khoảng cách giữa chúng.
Số phân tử trong một thể tích nhất định là rất lớn. Trong nhiều trƣờng hợp có thể bỏ qua
kích thƣớc của các phân tử và coi mỗi phân tử nhƣ một chất điểm.
d. Các phân tử không tƣơng tác với nhau trừ lúc va chạm. Sự va chạm giữa các
phân tử và giữa phân tử với thành bình tuân theo những định luật về va chạm đàn hồi
của cơ học Newton. Các giả thuyết a, b đúng với mọi chất khí cịn các giả thuyết c, d chỉ
đúng với chất khí lý tƣởng.
e. Áp suất:
Định nghĩa: Lực của các phân tử chất khí tác dụng lên một đơn vị diện tích trên thành
bình chính là áp suất của chất khí. P 

F
S

2. Đơn vị của áp suất:
Trong hệ SI, đơn vị áp suất là Newton/met vuông, ký hiệu là N/m2 hay Pascal, ký hiệu
là Pa:
1N/m2 = 1Pa
Ngồi ra, áp suất cịn đo bằng: Atmơtphe kỹ thuật, ký hiệu là at:
1at = 0,981.105N/m2 = 736 mmHg
và Atmôtphe vật lý, ký hiệu là atm:
1atm = 1,013.105N/m2 = 760 mmHg = 1,033 at
II. Các định luật thực nghiệm và phƣơng trình trạng thái của khí lý tƣởng:
1. Mẫu khí lý tƣởng có các đặc điểm sau:
- Khí lý tƣởng gồm một số rất lớn các phân tử có kích thƣớc rất nhỏ so với khoảng cách
trung bình giữa chúng; các phân tử chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng.
- Lực tƣơng tác của các phân tử là không đáng kể trừ lúc va chạm.
- Sự va chạm giữa các phân tử và giữa phân tử với thành bình là va chạm hồn tồn đàn
hồi.

T1
T2
0
V

4. Định luật Charles ( Q trình đẳng tích ) :
a. Định luật:
Trong q trình đẳng tích một lƣợng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt
P
= hằng số  P  V
T

đối.
b. Hệ thức:

P

P1 P2

T1 T2
Định luật Charles viết theo nhiệt giai Celcius:
Pt = P0(1+ t)
Trong đó:
Pt : Áp suất ở t0C ; P0 : Áp suất ở 00C
=

V1
V1 < V2
V2
0

Định luật Gay – Lussac viết theo nhiệt giai Celcius:
Vt = V0(1+ t)
trong đó:
Vt : Thể tích khí ở t0C ; V0 : Thể tích khí ở 00C
Gv. Nguyễn Đức Hào

P2
0
T

Trang 6


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

=

1
: hằng số nhiệt giãn đẳng áp của chất khí.
273

c. Đƣờng đẳng áp: Đƣờng biểu diễn sự biến thiên của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất
không đổi gọi là đƣờng đẳng áp.
6. Định luật Dalton:
a. Định luật: Áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng các áp suất riêng phần của các khí
thành phần tạo nên hỗn hợp.
b. Hệ thức:
P = P1 + P2 +…..+ Pn
7. Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng:
Từ hai định luật Boyle – Mariotte và Charles ta xác định đƣợc phƣơng trình

nhiệt đƣợc gọi là nhiệt lƣợng
Q = mc(t2  t1)=mct
+ m: khối lƣợng của vật (kg); c: nhiệt dung riêng của chất cấu tạo nên vật(J/kg.K);
+ t = t2  t1: độ biến thiên nhiệt độ (0C)
+ Q > 0: nhiệt lƣợng thu vào; Q < 0: nhiệt lƣợng tỏa ra
Phƣơng trình cân bằng nhiệt :
Q1 + Q2 = 0
10. Nội năng:
Nội năng là một dạng năng lƣợng bên trong của một hệ, nó chỉ phụ thuộc vào
trạng thái của hệ. Nội năng bao gồm tổng động năng chuyển động nhiệt của các phân tử
cấu tạo nên hệ và thế năng tƣơng tác giữa các phân tử đó.
Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích: Khi nhiệt độ thay đổii thì động năng
của các phân tử thay đổi dẫn đến nội năng của hệ thay đổi; khi thể tích thay đổi thì
khoảng cách giữa các phân tử thay đổi làm cho thế năng tƣơng tác giữa chúng thay đổi
nên sẽ làm cho nội năng của hệ thay đổi.
Có hai cách làm biến đổi nội năng là thực hiện công và truyền nhiệt.
III.Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học:
Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học là sự vận dụng định luật bảo tồn và
chuyển hóa năng lƣợng vào các hiện tƣợng nhiệt.
1. Định luật bảo tồn và chuyển hóa năng lƣợng:
Trong một hệ kín có sự chuyển hố năng lƣợng từ dạng này sang dạng khác nhƣng
năng lƣợng tổng cộng đƣợc bảo toàn.
2. Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lƣc học:
Nhiệt lƣợng truyền cho hệ làm biến thiên nội năng của hệ và biến thành công mà
hệ thực hiện lên các hệ khác.
Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 7



+ Trong đó: A = A1 – A2 > 0: Cơng trong tồn bộ chu trình.
+ Q = Q1 – Q2 : Tổng đại số nhận đƣợc trong chu trình (Q1 là nhiệt lƣợng nhân
vào, Q2 là nhiệt lƣợng tỏa ra).
V. Quá trình đoạn nhiệt:
Trong quá trình đoạn nhiệt hệ đƣợc cách nhiệt tốt nên khơng có sự trao đổi nhiệt
giữa hệ và môi trƣờng xung quanh, nghĩa là: Nếu công thực hiện bởi hệ (A > 0) thì phải
có sự giảm nội năng của hệ; ngƣợc lại, nếu công thực hiện trên hệ (A < 0) thì phải có sự
tăng nội năng của hệ.
Biểu thức: A = - U
VI. Động Cơ Nhiệt:
Động cơ nhiệt là thiết bị biến nội năng của nhiên liệu thành cơ năng.
1.Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt:
Động cơ nhiệt hoạt động đƣợc là nhờ lập đi lập lại các chu trình giãn và nén khí.
2. Cấu tạo của động cơ nhiệt:
Gồm 3 phần chính.
a) Nguồn nóng cung cấp nhiệt lƣợng cho tác nhân để tác nhân có nhiệt độ cao.
b) Bộ phận phát động trong đó tác nhân giãn nở sinh cơng.
Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 8


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

c) Nguồn lạnh nhận nhiệt lƣợng của tác nhân để tác nhân giảm nhiệt độ.
3. Hiệu suất của động cơ nhiệt:
Nguồn Nóng
a) Hiệu suất thực tế:
Q1
Q Q

Chƣơng I

PHÂN LOẠI BÀI TẬP VẬT LÝ
Có nhiều cách phân loại bài tập vật lý, ở đây ta phân loại bài tập vật lý theo
phƣơng tiện giải và mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh.
I. Dựa vào phƣơng tiện giải có thể chia bài tập vật lý thành các dạng:
1. Bài tập định tính:
Bài tập định tính là những bài tập mà khi giải chỉ cần làm những phép tính đơn
giản, có thể tính nhẩm, u cầu giải thích hoặc dự đốn một hiện tƣợng xảy ra trong
những điều kiện xác định.
Bài tập định tính giúp hiểu rõ bản chất của các hiện tƣợng vật lý và những quy luật
của chúng, áp dụng đƣợc tri thức lý thuyết vào thực tiễn.
2. Bài tập định lƣợng:
Bài tập định lƣợng là những bài tập mà khi giải phải thực hiện một loạt các phép
tính và kết quả thu đƣợc một đáp số định lƣợng, tìm đƣợc giá trị của một số
đại lƣợng vật lý.
3. Bài tập thí nghiệm: (khơng nghiên cứu)
Bài tâp thí nghiệm là những bài tập địi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời
giải lý thuyết hay tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập.
4. Bài tập đồ thị:
Bài tập đồ thị là những bài tập mà trong đó các số liệu đƣợc sử dụng làm dữ kiện
để giải phải tìm trong các đồ thị cho trƣớc hoặc ngƣợc lại, yêu cầu phải biểu diễn quá
trình diễn biến của hiện tƣợng nêu trong bài tập bằng đồ thị.
II. Dựa vào mức độ khó khăn của bài tập đối với học sinh có thể chia bài tập vật lý
thành các dạng:
1. Bài tập cơ bản, áp dụng:
Là những bài tập cơ bản, đơn giản đề cập đến một hiện tƣợng, một định luật vật lý
hay sử dụng vài phép tính đơn giản giúp học sinh cũng cố kiến thức vừa học, hiểu ý
nghĩa các định luật và nắm vững các công thức, các đơn vị vật lý để giải các bài tập
phức tạp hơn.

quan hệ nêu trên. Có thể đi theo hai hƣớng để đƣa đến kết quả cuối cùng:
- Xuất phát từ ẩn số, đi tìm mối quan hệ giữa một ẩn số với một đại lƣợng nào đó bằng
một định luật, một cơng thức có chứa ẩn số, tiếp tục phát triển lập luận hay biến đổi
cơng thức đó theo các dữ kiện đã cho để dẫn đến công thức cuối cùng chỉ chứa mối
quan hệ giữa ẩn số với các dữ kiện đã cho.
- Xuất phát từ những dữ kiện của đề bài, xây dựng lập luận hoặc biến đổi các công thức
diễn đạt mối quan hệ giữa điều kiện đã cho với các đại lƣợng khác để đi đến công thức
cuối cùng chỉ chứa ẩn số và các dữ kiện đã cho.
IV. Biện luận:
Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều
kiện của đề bài và không phù hợp với thực tế.
Kiểm tra xem đã giải quyết hết các yêu cầu của bài tốn chƣa; kiểm tra kết quả
tính tốn, đơn vị hoặc có thể giải lại bài tốn bằng cách khác xem có cùng kết quả
khơng.

Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 10


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

PHẦN III

PHƢƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP CỤ THỂ
Chƣơng I

BÀI TẬP ĐỊNH TÍNH
A. PHƢƠNG PHÁP
Để giải bài tập vật lý định tính trƣớc hết cần hiểu rõ bản chất của các khái niệm,

4. Biện luận:
Phân tích xem hiên tƣợng đƣợc giải thích (hay dự đốn) nhƣ thế đã phù hợp với các
yêu cầu và các dữ kiện của đề bài cũng nhƣ đã phù hợp với thực tế hay chƣa.
Kiểm tra lại tồn bộ q trình giải bài tập và nêu kết quả cuối cùng.
Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 11


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

B. CÁC BÀI TẬP CỤ THỂ VỀ CHẤT KHÍ
I. Thuyết động học phân tử về chất khí:
Bài tập mẫu
Bài 1. Dùng thuyết động học phân tử giải thích định luật Boyle – Mariotte (B –M)
Hướng dẫn
Đề bài yêu cầu giải thích định luật B - M một cách định tính dựa trên cơ sở của
thuyết động học phân tử. Vì định luật B - M đƣợc thành lập trên cơ sở tính tốn định
lƣợng theo thuyết động học phân tử của khí lý tƣởng nên yêu cầu trƣớc tiên là phải phát
biểu lại định luật B - M và nắm đƣợc nội dung của thuyết động học phân tử về khí lý
tƣởng.
Hướng dẫn
Nguyên nhân gây ra áp suất chất khí là do sự va chạm của các phân tử khí lên
thành bình. Độ lớn áp suất phụ thuộc vào số va chạm và cƣờng độ va chạm.
Theo thuyết động học phân tử thì:
- Số va chạm phụ thuộc vào:
+ Mật độ phân tử khí n : Mật độ phân tử càng lớn thì số va chạm càng lớn và
ngƣợc lại.
+ Nhiệt độ chất khí: Nhiệt độ càng cao (hay thấp) thì các phân tử chuyển động
càng nhanh (hay chậm) dẫn đến số va chạm càng tăng (hay giảm).



Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

tử chuyển động nhiệt chậm hơn, số va chạm giữa các phân tử giảm làm quá trình hịa
tan đƣờng diễn ra chậm hơn.
Bài 3. Vì sao khi chế tạo những chiếc phễu ngƣời ta thƣờng làm những cái gân nổi dọc
theo mặt ngoài của cuống phễu.
Hướng dẫn
Nếu khơng có gân nổi thì khi đặt vào cổ chai, cuống phễu sẽ áp sát vào cổ
chai. Khi chất lỏng đổ vào phễu liên tục sẽ trở thành một cái nút ngăn cách khơng khí
trong chai và khơng khí bên ngồi.
Ban đầu, áp suất khí trong chai và bên ngoài bằng nhau, khi chất lỏng đổ
vào chai sẽ chiếm chổ của khí trong chai làm thể tích khí trong chai giảm. Theo định
luật B-M thì thể tích và áp suất chất khí tỉ lệ nghịch với nhau. do đó khi thể tích khí
trong chai giảm thì áp suất khí trong chai sẽ tăng lên và lớn hơn áp suất khơng khí bên
ngồi gây khó khăn cho việc đổ chất lỏng vào chai.
Khi sử dụng phễu có gân thì cuống phễu sẽ không áp sát vào cổ chai nên áp suất
khơng khí trong chai ln cân bằng với áp suất khơng khí bên ngồi giúp việc đổ chất
lỏng vào chai dễ dàng hơn.
Bài tâp cơ bản
1. Hãy dùng thuyết động học phân tử giải thích các định luật Gay - Lussac và
Charles.
2. Vì sao khi than đang cháy lại phát ra tiếng nổ lách tách và có những tia lửa bắn ra?
3. Hai bình có thể tích giống nhau chứa khơng khí ở áp suất bình thƣờng và đƣợc đậy
kín bằng những cái nút. Khi nung khí trong hai bình đến cùng một nhiệt độ nào đó thì
áp suất ở hai bình có cịn bằng nhau khơng?
4. Khái niệm nhiệt độ có thể áp dụng cho chân khơng hay khơng? (xét khoảng không
gian giữa các hành tinh chẳng hạn).
Bài tâp tổnghợp, nâng cao

- Khoảng giữa hai lớp thủy tinh là chân khơng, khơng có phân tử khí nào, do
khơng có sự chuyển động cũng nhƣ sự va chạm giữa các phân tử nên khơng có sự
truyền động năng từ phân tử có nhiệt độ cao đến phân tử có nhiệt độ thấp hơn, tức là
hiện tƣợng truyền nhiệt của chất khí trong khoảng này khơng diễn ra . Con đƣờng
truyền nhiệt cũng bị cắt đứt.
- Mặt của ruột phích đƣợc tráng một lớp thủy ngân mỏng nên sự bức xạ nhiệt bị
phản xạ của lớp thủy ngân và bị chặn lại bên trong ruột phích. Nhƣ vậy, con đƣờng bức
xạ nhiệt cũng bị cắt đứt.
Do cả ba cách truyền nhiệt đều khơng đƣợc thực hiện nên nƣớc trong phích đƣợc
giữ nóng.
Cần lƣu ý, trong thực tế, hiệu quả cách nhiệt của phích chỉ đến một giới hạn nhất
định nào đó. Do đó, phích khơng thể giữ nƣớc nóng mãi đƣợc.
Bài tập cơ bản
1. Vì sao đèn kéo quân lại tự động quay đƣợc ?
2. Tại sao một giọt mực sau khi khuếch tán trong khơng khí sẽ khơng bao giờ tự động
thu lại đƣợc nữa ?
3. Hãy liệt kê các cách làm tăng hiệu quả số va chạm phân tử trong một đơn vị thời gian
của chất khí.
4. Giải thích định tính mối liên hệ giữa quãng đƣờng tự do trung bình của các phân tử
amơniac Và thời gian cần thiết để ngửi thấy mùi amơniac khi bình đƣợc mở trong
phịng.
5. Tại sao khói bốc lên mà khơng chìm xuống từ một ngọn nến? Giải thích bằng ngơn
ngữ sự va chạm phân tử.
III. Nội năng của khí lý tƣởng:
Bài tập mẫu
1. Khi đang đóng đinh vào gỗ, mũ đinh có nóng lên nhƣng rất ít. Khi đinh đƣợc đóng
chắc vào gỗ rồi (khơng tiến sâu thêm đƣợc nữa) thì chỉ cần đóng thêm vài nhát búa là
mũ đinh nóng lên rất nhiều. Vì sao?
Hƣớng dẫn
Gv. Nguyễn Đức Hào

thì nó khơng nảy lên đƣợc. Hãy giải thích vì sao?
3. Một quả bóng rơi từ độ cao h1 xuống đất và nảy lên độ cao h2 .
a. Vì sao thực tế h2 < h1 ?
b. Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học áp dụng cho trƣờng hợp này nhƣ
thế nào?
c. Độ biến thiên nội năng trong trƣờng hợp này có tác dụng gì?
4. Hiệu suất của một động cơ nhiệt lí tƣởng là bao nhiêu nếu nó đồng thời thực hiện
cơng A và truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lƣợng Q ?
5. Trong trƣờng hợp nào thì một khối khí khi lạnh đi tỏa ra một nhiệt lƣợng nhỏ hơn
nhiệt lƣợng đã dùng để nung nóng nó. Trƣờng hợp này có mâu thuẫn với định luật bảo
tồn và chuyển hóa năng lƣợng khơng?

Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 15


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

Chương II

BÀI TẬP ĐỊNH LƢỢNG
A. PHƢƠNG PHÁP :
Muốn giải đƣợc một bài tập định lƣợng trƣớc hết cần phải biết đề bài đề cập đến
hiện tƣợng gì và tồn bộ q trình diễn ra hiện tƣợng ấy. Vì vậy, phần đầu của một bài
tốn định lƣợng gần nhƣ là một bài tập định tính.
Trong q trình giải quyết một bài tập định lƣợng, bƣớc tìm hiểu đề bài và bƣớc phân
tích hiện tƣợng đƣợc thực hiện giống nhƣ ở bài tập định tính.
Trong bƣớc xây dựng lập luận thì áp dụng các cơng thức và các cách biến đổi
toán học chặt chẽ, rõ ràng. Ở bƣớc này có thể sử dụng phƣơng pháp phân tích hay

luật B-M.
Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 16


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

- Liệt kê hai trạng thái của khối khí:
+ Trạng thái 1:
V1 = 6 lít
P1 = ?
+ Trạng thái 2:
V2 = 4 lít
P2 = P1 + 0,75 atm
- Áp dụng định luật B - M cho hai trạng thái của khối khí:
 P1V1 = (P1 + 0,75).V2
 P1V1 = P1V2 + 0,75.V2
 P1 

P1V1 = P2V2

0,75V2
V1  V2

- Thay số, ta có áp suất ban đầu của khí là:
P1 

0,75.4
= 1,5atm

Thay số, ta đƣợc độ sâu của hồ:

h=

0,5.105
=5m
103.10

Bài 3. Một ống dài tiết diện nhỏ có một đầu kín và một đầu hở bên trong có chứa thủy
ngân chiếm một đọan dài h = 12,5cm. Nếu dựng ống thẳng, đầu hở quay lên trên thì đáy
cột thủy ngân cách đáy ống một khoảng là l1=5cm. Nếu đầu hở quay xuống dƣới thì
Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 17


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

khoảng cách ấy là l2=7cm. Trong khoảng ấy có khơng khí. Tính áp suất của khí quyển p0.
Biết nhiệt độ khí quyển khơng đổi.
Hƣớng dẫn
Nhiệt độ khí quyển khơng đổi nên có thể áp dụng định luật (B - M )
Gọi S là tiết diện của ống. Áp suất gây bởi trong lƣợng cột thủy ngân chính bằng chiều
cao của cột thủy ngân: ph = h
- Liệt kê hai trạng thái của khối khí bị giữ trong ống:
+ Khi đầu hở của ống hƣớng lên :
Thể tích khối khí : V1 = Sl1
Áp suất của khối khí : p1 = p0 + h
+ Khi đầu hở của ống hƣớng xuống :
Thể tích khối khí : V2 = Sl2

Dạng toán này thƣờng đƣợc áp dụng cho chất khí chứa trong bình hàn kín.
Bài tập mẫu:
Trong một bình chứa khí ở nhiệt độ 27 oC và áp suất 2 atm. Khi nung nóng đẳng
tích khí trong bình lên đến 87 oC thì áp suất của khí lúc đó là bao nhiêu?
Hướng dẫn
Đề bài đề cập đến quá trình đẳng tích nên có thể áp dụng định luật Charles
để giải .
- Liệt kê hai trạng thái khí:
+ Trạng thái 1:
t1 = 27oC  T1 = 273 + 27 = 300K
P1 = 2 atm
+ Trạng thái 2:
t2 = 87oC  T2 = 87 + 273 = 360K
Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 18


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

P2 = ?
- Áp dụng định luật Charles:
Suy ra:

P1
P
 2
T1
T2


Phương pháp:
- Nếu đề cho Vo, áp dụng công thức : Vt = Vo (1 + t )
- Nếu đề không cho Vo, áp dụng công thức :

V1 V2

T1
T2

(1)
(2)

Chú ý:
+ Khi áp dụng công thức (2) cần liệt kê các trạng thái của khí và đổi t oC ra ToK.
+ Trong dạng bài tập này áp suất khí khơng đổi thƣờng là do cân bằng với áp suất khí
quyển.
Bài tập mẫu:
Một bình dung tích V = 15 cm3 chức khơng khí ở nhiệt độ t1 = 177oC, nối với một ống
nằm ngang chứa đầy thủy ngân, đầu kia của ống thơng với khí quyển. Khối lƣợng thủy
ngân chảy vào bình khi khơng khí trong bình đƣợc làm lạnh đến nhiệt độ t 2 là m = 68g.
Tìm t2 , xem dung tích của bình khơng đổi và khối lƣợng riêng của thủy ngân là  =
13,6 g/cm3.

Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 19


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí


V1
4. Các bài toán về hỗn hợp khí – Định luật Dalton:
Phương pháp
Định luật Dalton đƣợc dùng trong những bài toán về một hỗn hợp khí bao gồm n chất
khí thành phần với khối lƣợng lần lƣợt là m1, m2,……,mn chứa trong một bình có thể
tích V.
Khi cần tính áp suất của hỗn hợp khí hay áp suất riêng phần của một chất khí trong hỗn
hợp có thể áp dụng cơng thức:
P = P1 + P2 + ….+ Pn
Bài tập mẫu
Có hai bình chứa hai chất khí khác nhau thơng với nhau bằng một ống thủy tinh có khóa.
Thể tích của bình thứ nhất là V1, thể tích của bình thứ hai là V2. Khi chƣa mở khóa, áp
suất ở hai bình lần lƣợt là P1 và P2. Mở khóa để hai bình thơng nhau nhƣng nhiệt độ vẫn
giữ khơng đổi. Tính áp suất của hỗn hợp khí trong hai bình khi đã thơng nhau.
Hướng dẫn giải
Gọi P1; P2 lần lƣợt là áp suất riêng phần của hai chất khí khi bình đã thơng với nhau. Do
nhiệt độ vẫn giữ khơng đổi nên có thể áp dụng định luật B-M cho từng chất khí:
P1V1  P1' (V1  V2 ) ; P2 V2  P2' (V1  V2 )
Gv. Nguyễn Đức Hào

Trang 20


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí
PV
PV
 P1'  1 1 ;
P2'  2 2
V1  V2
V1  V2

Ngồi ra cịn các dạng bài tập khác về phƣơng trình trạng thái của khí lý tƣởng nhƣ :
phƣơng trình trạng thái áp dụng cho hỗn hợp khí hay phƣơng trình
trạng thái kết hợp với định luật Acsimet, ... Tùy vào từng điều kiện của đề bài mà vận
dụng kết hợp các công thức, biến đổi hợp lý.
Bài tập mẫu:
Bài 1. Nếu thể tích của một lƣợng khí giảm 1/10, nhƣng nhiệt độ tăng thêm 16oC thì áp
suất tăng 2/10 so với áp suất ban đầu. Tính nhiệt độ ban đầu.
Hướng dẫn
Bài tốn có liên quan đến sự biến đổi trạng thái của chất khí nên áp dụng
phƣơng trình trạng thái.
- Liệt kê hai trạng thái của khối khí:
+ Trạng thái 1:
Khối khí ở nhiệt độ T1, thể tích V1, áp suất P1.
+ Trạng thái 2:
T2 = T1 + 16
V2 = 1 - 1/10 = 0,9V1
P2 = 1 + 2/10 = 1,2 P1
- Áp dụng phƣơng trình trạng thái :
Gv. Nguyễn Đức Hào

P1V1 P2 V2

T1
T2
Trang 21


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

16


m2

RT

2
- Cộng hai phƣơng trình (1) và (2):

(2)

m
m 

2 RT
(P  P )V   1 

1
2

 

2 
 1

(3)

+ Mà:
P = P1 + P2 và m = m1 + m2
+ Nên PT (3) viết lại:


pV m

RT 
2
Khối lƣợng khí Hêli trong hỗn hợp là: m2 = m – m1 = m 
1
1



1
2

Bài 3. Hai bình cầu A và B chứa cùng một chất khí
đƣợc nối với nhau bằng một ống nằm ngang có tiết diện
nhỏ, ở giữa ống có một giọt thuỷ ngân ngăn cách hai
bình (hình vẽ). Lúc đầu nhiệt độ của lƣợng khí trong
bình A là 0oC và bình B là 20oC. Hỏi giọt thuỷ ngân
trong ống nằm ngang có dịch chuyển khơng ?
a. Khi tăng nhiệt độ tuyệt đối của khí ở cả hai
bình lên gấp đơi.
Gv. Nguyễn Đức Hào

A
B

Trang 22


Phân loại & Phương pháp giải Bài tập Nhiệt Vật Lý 10 về chất khí

b) Bây giờ TA  TA  10 và TB  TB  10 tƣơng tự nhƣ ( 1 ) ta có :
V A m AT A
(2)

VB m B TB
T
T
So sánh hai tỉ số A và A , ta có :
TB
TB
TA TA TA  10 TA 10(TB  TA )




TB TB TB  10 TB TB (TB  10)
TA  0  273  273K

Theo đề bài :

TB  20  273  293K
T T
T T
Nhƣ vậy TB  TA , do đó A  A  0 hay A  A
(3)
TB TB
TB TB
V V
Từ ( 1 ), ( 2 ) và ( 3 ) ta suy ra : A  A
(4)

A < 0 : hệ sinh cơng âm (cơng cản).
Trong q trình biến đổi, nếu hệ chịu tác dụng của lực ngồi nào đó sinh cơng A' thì :
A = A'
+ U : Độ biến thiên nội năng của hệ (theo nhiệt độ, kích thƣớc hay hình dạng
của hệ).
U > 0 : nội năng tăng
U < 0 : nội năng giảm
- Cần chú ý đổi đơn vị của các đại lƣợng cho phù hợp.
Cơng của khí lý tƣởng :
- Quá trình đẳng áp : A = pV = p(V2 - V1 )
+ Khí dãn nở : V > 0  A > 0
+ Khí bị nén : V < 0  A < 0
Lưu ý:
+ Khi cho p (áp suất) : A = p (V2 – V1)
+ Khi không cho V2: A 

PV1
(T2  T1 )
T1

Áp dụng và biến đổi các hệ thức giữa A , U, Q theo từng q trình biến đổi
- Đẳng tích : Q = U + A
- Đẳng áp : Q = A
- Đẳng nhiệt : Q = A
- Đoạn nhiệt : A = - U
- Chu trình kín : Q = A
Bài tập mẫu
Bài 1. Một quả bóng có khối lƣợng 0,1kg rơi từ độ cao 1,5m xuống đất và nảy lên đến
độ cao 1,2m. tại sao bóng khơng nảy lên đến độ cao ban đầu ? Tính độ tăng nội năng
của bóng, đất và khơng khí. Cho g = 10m/s2.

và va chạm mềm với đất. Nếu 50% độ tăng nội năng của đạn đƣợc biến thành nhiệt làm
nóng viên đạn thì khi chạm đất đạn nóng thêm 5 oC.
Lấy g =10m/s2. Tính h ?
ĐS: 130m
Bài tập mẫu
4
Bài 2. Một lƣợng khí ở áp suất 2.10 N/m2 có thể tích 6.10-3m3 ở nhiệt độ 27oC đƣợc
nung nóng đẳng áp đến nhiệt độ 87 oC.
a. Tính cơng do khí thực hiện đƣợc.
b. Tìm độ biến thiên nội năng của khí. Biết khi nung nóng khí nhận nhiệt
Hướng dẫn
a. Cơng do khí thực hiện:
- Do q trình nung nóng là đẳng áp :

V1
V
T V
 2  V  2 1
T1
T2
2
T

- Áp dụng cơng thức tính cơng : A = P(V2 - V1)
Với: P = 2.104N/m2 ;V1 = 6.10-3m3
t1 = 27oC  T1 = 27 + 273 = 3000 K
t2 = 87oC  T2 = 87 + 273 = 3600 K
- Thay số : A = 24 (J)
b. Độ biến thiên nội năng:
Áp dụng công thức của nguyên lý I nhiệt động lực học: