Giải SBT Vật lý 12 Cánh diều Bài 3: Áp suất và động năng phân tử chất khí có đáp án

Áp suất do các phân tử khí tác dụng lên thành bình chứa tỉ lệ nghịch với

A. số phân tử khí trong một đơn vị thể tích.

B. khối lượng của mỗi phân tử khí.

C. khối lượng riêng của chất khí.

D. thể tích bình chứa.

Công thức nào sau đây là công thức tính áp suất chất khí theo mô hình động học phân tử chất khí?

A. $p=\frac{1}{3}Nm\overline{v^2}.$

B. $pV=\frac{1}{3}\mu m\overline{v^2}.$

C. $p=\frac{1}{3}\frac{Nm\overline{v^2}}{V}.$

D. $p=\frac{1}{3}\frac{\rho \overline{v^2}}{V}.$

Trong đó: p là áp suất chất khí, V là thể tích khí, N là số phân tử khí, m là khối lượng phân tử khí, p là khối lượng riêng của chất khí,  là giá trị trung bình của bình phương tốc độ phân tử khí.

Trong hệ SI, hằng số Boltzmann có giá trị

A. $k=\frac{R}{N_{\text{A}}}=\frac{\left(8,31 \text{J}\cdot {\text{mol}}^{-1}\cdot {\text{K}}^{-1}\right)}{6,02\cdot {10}^{23} {\text{mol}}^{-1}}=1,38\cdot {10}^{-23} \text{J}/\text{K}$

B. $k=\frac{N_{\text{A}}}{R}=\frac{\left(8,31 \text{J}\cdot {\text{mol}}^{-1}\cdot {\text{K}}^{-1}\right)}{6,02\cdot {10}^{23} {\text{mol}}^{-1}}=1,38 {\text{J}}^{-1}\cdot \text{K}$

C. $k=\frac{N_{\text{A}}}{R}=\frac{\left(6,02\cdot {10}^{23} {\text{mol}}^{-1}\right)}{8,31 \text{J}\cdot {\text{mol}}^{-1}\cdot {\text{K}}^{-1}}=0,72\cdot {10}^{23} {\text{J}}^{-1}\cdot \text{K}$

D. không tính được nếu không biết cấu tạo của phân tử khí.

Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí lí tưởng ở 25 °C có giá trị

A. 5,2.10^-22 J.                  

B. 6,2.10^-21 J.                   

C. 6,2.10²³ J.                   

D. 3,2.10²⁵ J.

Trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a) Bình chứa khí càng lớn thì áp suất khí trong bình càng lớn.

b) Phân tử khí có khối lượng càng lớn thì gây ra áp suất càng lớn khi va chạm với thành bình.

c) Phân tử khí chuyển động càng chậm thì va chạm với thành bình càng nhiều lần.

d) Từ công thức tính áp suất chất khí có thể suy ra hệ thức của định luật Boyle.

Khi xây dựng công thức tính áp suất chất khí từ mô hình động học phân tử khí, trong các phát biểu sau đây, phát biểu nào đúng, phát biểu nào sai?

a) Trong thời gian giữa hai va chạm liên tiếp với thành bình, động lượng của phân tử khí thay đổi một lượng bằng tích khối lượng phân tử và tốc độ trung bình của nó.

b) Lực gây ra thay đổi động lượng của phân tử khí là lực do phân tử khí tác dụng lên thành bình.

c) Giữa hai va chạm, phân tử khí chuyển động thẳng đều.

d) Các phân tử khí chuyển động không có phương ưu tiên, số phân tử đến va chạm với các mặt của thành bình trong mỗi giây là như nhau.

Giải:

Ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 0 °C và áp suất 1,00 atm), oxygen trong một bình kín có khối lượng riêng là 1,43 kg/m³.

Để giá trị trung bình của bình phương tốc độ phân tử oxygen trong bình tăng gấp đôi thì nhiệt độ sẽ là ...... °C.

Một bình có thể tích 0,20 m³ chứa một loại khí ở nhiệt độ 27 °C, khí trong bình có áp suất 3,0.10⁵ Pa. Xác định:

a) Số phân tử khí chứa trong bình.

b) Động năng tịnh tiến trung bình của phân tử khí trong bình.

Các phân tử của một chất khí có động năng tịnh tiến trung bình bằng 5,0.10^-21 J. Tính nhiệt độ của khí theo K và °C.

Ở nhiệt độ 20°C và áp suất 1,00 atm, không khí có khối lượng riêng là 1,29 kg/m³.

a) Tính giá trị trung bình của bình phương tốc độ phân tử khí ở điều kiện này.

b) Tìm một giá trị điển hình cho tốc độ của một phân tử khí bằng cách tính $\sqrt{\overline{v^2}}$ và so sánh tốc độ đó với tốc độ âm thanh trong không khí (khoảng 330 m/s).

Một bình có thể tích 22,4.10^-3 m³ chứa 1,00 mol khí hydrogen ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 0,00 °C và áp suất 1,00 atm). Người ta bơm thêm 1,00 mol khí helium cũng ở điều kiện tiêu chuẩn vào bình này. Cho khối lượng riêng ở điều kiện tiêu chuẩn của khí hydrogen và khí helium lần lượt là 9,00.10^-2 kg/m³ và 18,0.10^-2 kg/m³. Xác định:

a) Khối lượng riêng của hỗn hợp khí trong bình.

b) Áp suất của hỗn hợp khí lên thành bình.

c) Giá trị trung bình của bình phương tốc độ phân tử khí trong bình.