Giải SGK Vật lí 12 CTST Bài 6. Định luật Boyle. Định luật Charles có đáp án

Để đưa thuốc từ lọ vào trong xilanh của ống tiêm, ban đầu nhân viên y tế đẩy pit-tông sát đầu trên của xilanh, sau đó đưa đầu kim tiêm (được gắn với ống tiêm) vào trong lọ thuốc. Khi kéo pit-tông, thuốc sẽ chảy vào trong xilanh (Hình 6.1). Quá trình lấy máu dùng trong xét nghiệm tại các cơ sở y tế cũng hoàn toàn tương tự. Ứng dụng trên dựa vào các định luật của chất khí. Vậy, đó là những định luật nào?

Dự đoán mối liên hệ giữa áp suất và thể tích khi nén pit-tông xuống hoặc kéo pit-tông lên.

Tiến hành thí nghiệm theo các bước hướng dẫn, từ đó tính toán và kiểm tra biểu thức dự đoán, rút ra kết luận về mối liên hệ giữa p và V.

Từ số liệu Bảng 6.1, vẽ đồ thị biểu diễn mối liên hệ giữa p và V trong hệ toạ độ p - V và $p~\frac{1}{V}$. Nhận xét về dạng đồ thị.

Từ Hình 6.4, chứng minh rằng T₂ > T₁.

Nén đẳng nhiệt một khối khí từ thể tích ban đầu 9 lít xuống còn 4 lít. Áp suất của khối khí sau khi nén tăng hay giảm bao nhiêu lần?

Dựa vào định luật Boyle, giải thích tại sao có thể rút thuốc (thể lỏng) từ trong lọ thuốc vào xilanh của ống tiêm khi nhân viên y tế kéo pit-tông như Hình 6.1.

* Mục đích: Khảo sát mối liên hệ giữa thể tích và nhiệt độ của một khối lượng khí xác định khi áp suất được giữ không đổi.

* Dụng cụ:

- Xilanh chứa khí có gắn với áp kế (1).

- Nhiệt kế (2).

- Ca nhựa trong (3).

- Chậu nhựa trong (4).

- Que khuấy (5).

- Ống nhựa mềm để hút nước (6).

- Trụ thép (7), đế ba chân (8).

- Kẹp đa năng và khớp nối đa năng (9).

- Ấm đun nước (10).

- Nước đá đang tan.

* Tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Mở nút cao su ở đáy xilanh để lấy khí. Điều chỉnh để đáy pit-tông ngang vạch số 2 trên xilanh và giá trị của áp suất là 1,1.10⁵ Pa, sau đó lắp chặt nút cao su lại.

Bước 2: Bố trí thí nghiệm như Hình 6.5.

Bước 3: Đổ nước nóng (khoảng 90 ⁰C) vào ca nhựa sao cho ngập phần khí trong xilanh. Dùng que khuấy khuấy nhẹ nhàng (khoảng 30 giây) để nhiệt độ của nước ổn định (số chỉ nhiệt kế gần như không đổi).

Kéo pit-tông lên từ từ để số chỉ áp kế về giá trị ban đầu (1,1.10⁵ Pa). Đọc giá trị nhiệt độ và thể tích khi đó, ghi số liệu theo mẫu Bảng 6.2.

Bước 4: Đổ từ từ nước đá đang tan vào ca nhựa, quan sát số chỉ trên nhiệt kế giảm khoảng 15 đến 20 °C. Dùng que khuấy khuấy nhẹ nhàng để nhiệt độ ổn định.

Nén pit-tông từ từ để số chỉ áp kế về giá trị ban đầu (1,1.10⁵ Pa). Đọc giá trị nhiệt độ và thể tích khi đó, ghi số liệu theo mẫu Bảng 6.2.

Bước 5: Lặp lại bước 4 ứng với các giá trị nhiệt độ của nước trong ca lần lượt khoảng: 50 °C; 30 °C; 10 °C.

Lưu ý: Sử dụng ống nhựa mềm để hút bớt nước trong ca nhựa, tránh làm nước bị tràn ra ngoài khi thay đổi nhiệt độ.

* Báo cáo kết quả thí nghiệm

- Từ bảng số liệu, vẽ đồ thị V theo T trong hệ trục toạ độ V - T.

- Nhận xét dạng đồ thị, từ đó rút ra nhận xét về mối liên hệ giữa V và T trong quá trình biến đổi đẳng áp.

Tiến hành thí nghiệm theo các bước hướng dẫn, thu thập số liệu T, V trong các lần đo. Từ đó:

- Vẽ đồ thị V theo T trong hệ trục toạ độ V - T, nhận xét dạng đồ thị.

- Rút ra mới liên hệ giữa V và T trong quá trình biến đổi đẳng áp.

Dựa vào thuyết động học phân tử chất khí, hãy giải thích vì sao đường đẳng áp p₂ lại ở trên đường đẳng áp p₁ trong Hình 6.7.

Cho một khối khí dãn nở đẳng áp từ nhiệt độ t₁ = 32 ⁰C đến nhiệt độ t₂ = 117 ⁰C, thể tích khối khí tăng thêm 1,7 lít. Xác định thể tích khối khí trước và sau khi dãn nở.

Hình nào dưới đây mô tả quá trình đẳng áp của một khối lượng khí xác định?

Một khối khí xác định dãn nở đẳng nhiệt từ thể tích ban đầu 5 lít đến 12 lít thì áp suất khối khí đã giảm một lượng 80 kPa. Áp suất ban đầu của khối khí bằng bao nhiêu?

Một mô hình áp kế khí (Hình 6P.1) gồm một bình cầu thuỷ tinh có thể tích 270 cm³ gắn với một ống nhỏ AB nằm ngang có tiết diện 0,1 cm². Trong ống có một giọt thuỷ ngân. Ở 0 ^oC giọt thuỷ ngân cách A 30 cm. Tính khoảng di chuyển của giọt thuỷ ngân khi hơ nóng bình cầu đến 10 °C. Coi thể tích bình là không đổi.

Vào những ngày trời nắng nóng, nhiệt độ không khí ngoài sân là 42 ^oC, trong khi nhiệt độ không khí trong nhà là 27 ^oC. Xem áp suất không khí trong nhà và ngoài sân là như nhau. Khối lượng riêng của không khí trong nhà lớn hơn khối lượng riêng của không khí ngoài sân bao nhiêu lần?