Vật lý lớp 12 · KNTT · Chương 2

Lý thuyết Vật lí 12 Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

Chương 2: Khí lí tưởng · Kết nối tri thức với cuộc sống

Với tóm tắt lý thuyết Vật Lí 12 Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng sách Kết nối tri thức hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh lớp 12 nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 12.

Lớp

10 11 12

Môn

Toán học Vật lý Hóa học Ngữ văn Tiếng Anh Sinh học Lịch sử Địa lý Giáo dục kinh tế & pháp luật Tin học Công nghệ

I. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng

1. Phương trình trạng thái của một lượng khí xác định

Phương trình trạng thái khí lý tưởng mô tả mối quan hệ giữa áp suất, thể tích, nhiệt độ và số mol của chất khí: $p1V1T1=p2V2T2⇒\frac{pV}{T}=$ hằng số.

2. Phương trình Claperon – Mendeleev:

Phương trình: $\text{pV} = \text{nRT} =\text{m} \text{M} \text{RT}$ còn được gọi là phương trình Claperon - Mendeleev.

* Trong đó:

• n là số mol: $\text{n} =\text{m} \text{M}$ với (m là khối lượng, M là khối lượng mol);

• R hằng số khí, hệ SI: R = 8,31 (J/kg.K); hệ hỗn hợp $\text{R} =0,082\frac{\text{atm} . \text{l}}{\text{mol} . \text{K}}.$

II. Vận dụng

Mô hình khí lý tưởng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

Kỹ thuật: Mô hình này được sử dụng để thiết kế động cơ, máy nén khí, hệ thống lạnh,...

Hóa học: Tính toán các phản ứng hóa học, xác định thành phần của hỗn hợp khí,...

Vật lý: Được sử dụng để nghiên cứu các hiện tượng vật lý như sự khuếch tán, dẫn nhiệt,...

Dự báo thời tiết: Mô hình khí lý tưởng được sử dụng trong dự báo thời tiết

Hàng không: Tính toán hiệu suất của máy bay và thiết kế các bộ phận khí động học.

🌟 Em đã học (Ghi nhớ kiến thức trọng tâm)

Phương trình trạng thái của khí lí tưởng (phương trình Clapeyron): Đối với một khối lượng khí xác định: $\frac{p_1 V_1}{T_1} = \frac{p_2 V_2}{T_2} = \text{const}$ .
Phương trình Clapeyron - Mendeleev: Biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số trạng thái với lượng chất khí: $p V = n R T = \frac{m}{M} R T$ , với $R \approx 8,31\text{ J/(mol}\cdot\text{K)}$ là hằng số khí lí tưởng.
Quá trình đẳng tích (thể tích không đổi): Định luật Amontons: $\frac{p}{T} = \text{const} \iff \frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2}$ . Đường đẳng tích trong hệ $(p, T)$ là đoạn thẳng kéo dài đi qua gốc $O$ .
Khối lượng riêng của chất khí thay đổi theo áp suất và nhiệt độ: $\rho = \frac{m}{V} = \frac{p M}{R T}$ .

Câu hỏi ôn tập & củng cố bài học

Câu 1: Thiết lập phương trình trạng thái của khí lí tưởng (phương trình Clapeyron) từ hai quá trình đẳng nhiệt và đẳng áp?

Xét khối khí từ trạng thái 1

(p_1, V_1, T_1)

sang trạng thái trung gian

1'

(p', V_2, T_1)

theo đẳng nhiệt:

p_1 V_1 = p' V_2 \implies p' = \frac{p_1 V_1}{V_2}

. Từ

1'

sang trạng thái 2

(p_2, V_2, T_2)

theo đẳng tích:

\frac{p'}{T_1} = \frac{p_2}{T_2} \implies \frac{p_1 V_1}{V_2 T_1} = \frac{p_2}{T_2} \iff \frac{p_1 V_1}{T_1} = \frac{p_2 V_2}{T_2} = \text{const}

Câu 2: Viết phương trình Clapeyron - Mendeleev và nêu ý nghĩa, đơn vị của từng đại lượng?

Phương trình:

p V = n R T = \frac{m}{M} R T

. Trong đó:

p

là áp suất khí (

\text{Pa}

hay

\text{N/m}^2

V

là thể tích khí (

\text{m}^3

n

là số mol chất khí (

\text{mol}

m

là khối lượng khí (

\text{g}

hoặc

\text{kg}

tương thích với

M

M

là khối lượng mol (

\text{g/mol}

hoặc

\text{kg/mol}

T

là nhiệt độ tuyệt đối (

\text{K}

), và

R \approx 8,31\text{ J/(mol}\cdot\text{K)}

là hằng số khí lí tưởng.

Câu 3: Phát biểu định luật Amontons (quá trình đẳng tích) và suy ra từ phương trình trạng thái?

Khi thể tích không đổi (

V_1 = V_2 = \text{const}

), phương trình trạng thái suy biến thành:

\frac{p_1}{T_1} = \frac{p_2}{T_2} \iff \frac{p}{T} = \text{const}

. Định luật Amontons: Ở thể tích không đổi, áp suất của một khối lượng khí xác định tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối của nó.

Câu 4: Công thức tính khối lượng riêng của chất khí thay đổi theo áp suất và nhiệt độ?

Từ phương trình Clapeyron - Mendeleev:

V = \frac{m R T}{p M}

. Thay vào công thức khối lượng riêng

\rho = \frac{m}{V}

, ta được:

\rho = \frac{p M}{R T}

. Do đó, khối lượng riêng của chất khí tỉ lệ thuận với áp suất

p

và tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối

T

Đề luyện tập theo bài

Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Đề 1 (Nhận biết)28 câu hỏi · Nhận biết

Làm đề

Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Đề 2 (Thông hiểu)28 câu hỏi · Thông hiểu

Làm đề

Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Đề 3 (Vận dụng)28 câu hỏi · Vận dụng

Làm đề

Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Đề 4 (Tổng hợp)28 câu hỏi · Vận dụng cao

Làm đề

Bài 11: Phương trình trạng thái của khí lí tưởng - Đề 5 (Nâng cao)28 câu hỏi · Tổng hợp

Làm đề