Quá trình đẳng nhiệt

Cách giải bài tập quá trình đẳng nhiệt

Quá trình đẳng nhiệt là một trong những nội dung nền tảng của chương Chất khí trong Vật lý 12, giúp học sinh hiểu mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của chất khí khi nhiệt độ không đổi. Bài viết tổng hợp đầy đủ lý thuyết, định luật Boyle – Mariotte, công thức tính nhanh, phương pháp giải và hệ thống bài tập có đáp án chi tiết, giúp học sinh ôn tập hiệu quả và làm tốt các dạng bài theo chương trình GDPT 2018.

Quá trình đẳng nhiệt là gì?

Quá trình đẳng nhiệt là quá trình trong đó nhiệt độ được giữ không đổi

Định luật Boyler

Nội dung định luật: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích \({p_1}.{V_1} = {p_2}.{V_2}\)

Trong đó áp suất đơn vị (Pa), thể tích đơn vị (lít)

1atm = 1,013.10⁵Pa, 1mmHg = 133,32 Pa, 1 Bar = 10⁵Pa

1m³ = 1000lít, 1cm³ = 0,001 lí, 1dm³ = 1 lít

Công thức tính khối lượng riêng: m = \(\rho\).V

\(\rho\) là khối lượng riêng (kg/m³).

Bài tập vận dụng quá trình đẳng nhiệt có hướng dẫn

Bài 1: Dưới áp suất 10⁵Pa một lượng khí có thể tích 10 lít. Tính thể tích của khí đó dưới áp suất 3.10⁵Pa.

Hướng dẫn giải:

Ta có:

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {V_2} = 3,3\) lít

Bài 2: Một bình có thể tích 10 lít chứa 1 chất khí dưới áp suất 30at. Cho biết thể tích của chất khí khi ta mở nút bình? Coi nhiệt độ của khí là không đổi và áp suất của khí quyển là 1at.

Hướng dẫn giải:

Ta có:

1at = 1,013.10⁵ Pa

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {V_2} = 300\) lít

Bài 3: Một lượng khí ở nhiệt độ 18⁰C có thể tích 1m³ và áp suất 1atm. Người ta nén đẳng nhiệt khí tới áp suất 3,5atm. Tính thể tích khí nén.

Hướng dẫn giải:

Ta có:

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {V_2} = 0,286\) m³

Bài 4: Khí được nén đẳng nhiệt từ thể tích 6 lít đến 4 lít. Áp suất khí tăng thêm 0,75at. Áp suất khí ban đầu là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Ta có:

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {p_1} = \frac{{({p_1} + 0,75).4}}{6} = 1,5at\)

Bài 5: Dưới áp suất 1,5bar một lượng khí có V₁ = 10 lít. Tính thể tích của khí đó ở áp suất 2atm.

Hướng dẫn giải:

Ta có:

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {V_2} = 7,4\) lít

Bài 6: Một lượng khí có v₁ = 3 lít, p₁ = 3.10⁵Pa. Hỏi khi nén V₂ = 2/3 V₁ thì áp suất của nó là?

Hướng dẫn giải:

Ta có:

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {p_2} = \frac{{3{p_1}}}{2} = 4,{5.10^5}Pa\)

Bài 7: Nén một khối khí đẳng nhiệt từ thể tích 24 lít đến 16 lít thì thấy áp suất khí tăng thêm lượng \(\Delta p\) = 30kPa. Hỏi áp suất ban đầu của khí là?

Hướng dẫn giải:

Ta có:

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {p_1} = \frac{{({p_1} + {{30.10}^3}).16}}{{24}} = 60KPa\)

------------------------------

Nắm vững kiến thức về quá trình đẳng nhiệt sẽ giúp học sinh giải quyết chính xác các bài toán về chất khí, vận dụng linh hoạt định luật Boyle – Mariotte và tạo nền tảng cho các chuyên đề nhiệt học tiếp theo. Hãy luyện tập thường xuyên với hệ thống bài tập có lời giải chi tiết để nâng cao kỹ năng giải bài và tự tin trong các kỳ kiểm tra, đánh giá.