Vật lý 12 Kết nối tri thức bài 9
Bài 9: Định luật Boyle
Trong chương trình Vật lý 12 Kết nối tri thức, bài 9 "Định luật Boyle" là một trong những nội dung quan trọng giúp học sinh hiểu được mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của một lượng khí xác định khi nhiệt độ không đổi. Đây là nền tảng để tiếp cận các định luật chất khí và giải quyết nhiều bài toán thực tiễn liên quan đến khí nén, bơm hơi hay thiết bị áp suất. Bài viết dưới đây cung cấp lời giải chi tiết SGK Vật lý 12 Kết nối tri thức bài 9, đồng thời hệ thống hóa lý thuyết, công thức trọng tâm và phương pháp giải bài tập giúp học sinh học tập hiệu quả và ôn thi tốt nghiệp THPT tốt hơn.
Vật lý 12 Kết nối tri thức bài 9: Định luật Boyle được VnDoc sưu tầm và xin gửi tới bạn đọc cùng tham khảo để có thêm tài liệu giải SGK Vật lí 12 Kết nối tri thức nhé. Mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây.
Khởi động trang 37 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Khi thay đổi thể tích của một khối lượng khí xác định ở nhiệt độ không đổi thì áp suất khí thay đổi như thế nào?
Lời giải:
Với một lượng khí nhất định, ở nhiệt độ không đổi, áp suất và thể tích tỉ lệ nghịch với nhau. Tích số của áp suất và thể tích luôn không đổi.
I. Các thông số trạng thái của một lượng khí
Câu hỏi (trang 37)
Các thông số trạng thái của một lượng khí đều là đại lượng có thể đo hoặc xác định được bằng các dụng cụ đo lường.
Câu hỏi 1 trang 37 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Người ta dùng các dụng cụ nào để đo, xác định các thông số trạng thái của lượng khí trong hộp kín ở Hình 9.1?
Lời giải:
Áp kế: Dùng để đo áp suất khí trong hộp kín.
Nhiệt kế: Dùng để đo nhiệt độ khí trong hộp kín.
Xylanh: Dùng để đo thể tích khí trong hộp kín.
Câu hỏi 2 trang 37 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Nêu tên đơn vị của các đại lượng này trong hệ SI.
Lời giải:
|
Đại lượng |
Ký hiệu |
Đơn vị SI |
|
Áp suất |
p |
Pascal (Pa) |
|
Nhiệt độ |
T |
Kelvin (K) |
|
Thể tích |
V |
Mét khối (m3) |
Câu hỏi trang 37 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Hãy so sánh các thông số trạng thái của không khí trong một quả bóng bay đã được bơm khi để trong bóng mát và khi để ngoài nắng (Hình 9.3).
Lời giải:
|
Đại lượng |
Bóng mát |
Ngoài nắng |
|
Áp suất |
p₁ |
p₂ (P₂ > P₁) |
|
Nhiệt độ |
T₁ |
T₂ (T₂ > T₁) |
|
Thể tích |
V₁ |
V₂ (V₂ > V₁) |
II. Định luật Boyle
Hoạt động trang 38 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Chuẩn bị: Bộ thí nghiệm về chất khí
- Xi lanh trong suốt có độ chia nhỏ nhất 0,5 cm3 (1).
- Pit-tông có ống nối khí trong xi lanh với áp kế (2).
- Áp kế có độ chia nhỏ nhất 0,05.105 Pa (3).
- Giá đỡ thí nghiệm (4).
- Thước đo (5).
Tiến hành:
- Bố trí thí nghiệm như Hình 9.4.
- Dịch chuyển từ từ pit-tông để làm thay đổi thể tích khí.
- Đọc và ghi kết quả thí nghiệm vào vở tương tự mẫu ở Bảng 9.1.
Bảng 9.1. Ví dụ về kết quả thí nghiệm khảo sát mối quan hệ của thể tích và áp suất trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí xác định
| Lần thí nghiệm | V (cm3) | p (105 Pa) |
| 1 | 3,0 | 1,0 |
| 2 | 2,5 | 1,2 |
| 3 | 2,0 | 1,5 |
| 4 | 1,5 | 1,9 |
Từ kết quả thí nghiệm ở Bảng 9.1, thực hiện các yêu cầu sau:
1. Xác định giá trị của tích pV trong mỗi lần thí nghiệm.
2. Vẽ đường biểu diễn sự phụ thuộc của áp suất p vào thể tích V trong hệ toạ độ (p,V).
3. Phát biểu mối quan hệ giữa p và V trong quá trình đẳng nhiệt.
Lời giải:
1.
p1V1 = 3,0.1,0 = 3,0
p2V2 = 2,5.1,2 = 3,0
p3V3 = 2,0.1,5 = 3,0
p4V4 = 1,5.1,9 = 2,85
2.
3. Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, tích của áp suất và thể tích luôn không đổi.
Câu hỏi 1 trang 39 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Nếu vẽ đường biểu diễn sự phụ thuộc của p vào 1/V thì đường biểu diễn sẽ có dạng như thế nào? Tại sao?
Lời giải:
Biểu diễn p và 1/V:
- Dạng đường biểu diễn: Đường thẳng.
- Lý do:
+ Theo định luật Boyle (Mariotte): pV = const
+ Biến đổi công thức: 
+ Vẽ đồ thị:
Trục hoành: 1/V
Trục tung: p
Các điểm (1/V1, p1) và (1/V2, p2) nằm trên đường thẳng.
Câu hỏi 2 trang 39 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Tìm ví dụ về quá trình đẳng nhiệt trong đời sống.
Lời giải:
Ví dụ về quá trình đẳng nhiệt:
- Bơm xe đạp: Khi ta ấn pit-tông, thể tích khí giảm, áp suất khí tăng. Quá trình này diễn ra ở nhiệt độ môi trường không đổi (gần như đẳng nhiệt).
- Bình xịt khử trùng: Khí bên trong bình được nén dưới áp suất cao. Khi ta ấn nút, van mở, khí thoát ra ngoài, thể tích khí tăng. Do có van điều tiết, áp suất khí giảm dần, nhưng nhiệt độ khí gần như không đổi (gần như đẳng nhiệt).
- Nén khí trong bình: Khi nén khí, thể tích khí giảm, áp suất khí tăng. Quá trình này có thể được thực hiện gần như đẳng nhiệt bằng cách sử dụng nước để làm mát bình khí.
Bài tập vận dụng (trang 40)
Vận dụng 1 trang 40 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Một quả bóng chứa 0,04 m3 không khí ở áp suất 120 kPa. Tính áp suất của không khí trong bóng khi làm giảm thể tích bóng còn 0,025 m3 ở nhiệt độ không đổi.
Lời giải:
Ta có:
\({p_1}.{V_1} = {p_2}.{V_2} \Rightarrow {p_2} = \frac{{{p_1}.{V_1}}}{V} = \frac{{120000.0,04}}{{0,025}} = 192000\left( {Pa} \right)\)
Vận dụng 2 trang 40 Vật lí 12 Kết nối tri thức
Một bọt khí nổi từ đáy giếng sâu 6 m lên mặt nước. Khi lên tới mặt nước, thể tích của bọt khí tăng lên bao nhiêu lần? Coi áp suất khí quyển là 1,013.105 Pa; khối lượng riêng của nước giếng là 1 003 kg/m3 và nhiệt độ của nước giếng không thay đổi theo độ sâu.
Lời giải:
Áp suất tại đáy giếng:
p₁ = p₀ + hρg = 1,013.105+6.1003.9,81 = 1,592.105 Pa
Áp dụng định luật Boyle:
\({p_1}.{V_1} = {p_2}.{V_2} \Rightarrow {V_2} = \frac{{{p_1}.{V_1}}}{{{p_2}}} = \frac{{1,{{592.10}^5}.V}}{{1,{{013.10}^5}}} = 1,57V\)
Thể tích của bọt khí tăng lên 1,57 lần khi lên tới mặt nước.
>>> Bài tiếp theo: Vật lý 12 Kết nối tri thức bài 10
------------------------------------
❓ FAQ
1. Định luật Boyle là gì?
Định luật Boyle phát biểu rằng: Khi nhiệt độ của một lượng khí xác định được giữ không đổi, áp suất của khí tỉ lệ nghịch với thể tích của nó.
Biểu thức: pV = hằng số
hoặc p₁V₁ = p₂V₂
2. Điều kiện áp dụng định luật Boyle là gì?
Định luật Boyle chỉ áp dụng khi:
- Khối lượng khí không đổi.
- Nhiệt độ khí không đổi (quá trình đẳng nhiệt).
3. Bài 9 Vật lý 12 Kết nối tri thức học những nội dung nào?
Các nội dung trọng tâm gồm:
- Thí nghiệm khảo sát mối liên hệ giữa áp suất và thể tích.
- Nội dung định luật Boyle.
- Đường đẳng nhiệt.
- Ứng dụng của định luật Boyle trong thực tế.
----------------------------------------
Định luật Boyle không chỉ là kiến thức nền tảng của chương Chất khí mà còn là cơ sở để giải thích nhiều hiện tượng vật lí trong đời sống và kỹ thuật. Việc nắm vững mối quan hệ giữa áp suất và thể tích sẽ giúp học sinh giải nhanh các dạng bài tập thường gặp, đồng thời tạo tiền đề thuận lợi để học tốt các định luật chất khí ở những bài tiếp theo của chương trình Vật lý 12.
