Chương 2. Khí lí tưởng

Bài 13. Bài tập về khí lí tưởng

Ôn tập và luyện tập tổng hợp các kiến thức về khí lí tưởng: mô hình động học, các định luật, phương trình trạng thái, áp suất và động năng.

🔴 Khó 90 phút

Tổng hợp kiến thức Khí lí tưởng

1 1. Mô hình động học phân tử

Khí lí tưởng:

  • Các phân tử coi là chất điểm
  • Không tương tác với nhau
  • Va chạm đàn hồi

Các thông số:

  • n = m/M = N/NA: số mol
  • NA = 6,022.10²³ mol⁻¹: số Avogadro
  • R = 8,314 J/(mol.K): hằng số khí
  • kB = 1,38.10⁻²³ J/K: hằng số Boltzmann

2 2. Các định luật khí

Định luật Boyle (đẳng nhiệt): pV = const

Định luật Charles (đẳng áp): V/T = const

Định luật Gay-Lussac (đẳng tích): p/T = const

Định luật Avogadro: Ở cùng T, p → cùng V có cùng n

3 3. Phương trình trạng thái

Phương trình Clayperon:

$$pV = nRT$$

Phương trình 2 trạng thái:

$$\frac{p_1 V_1}{T_1} = \frac{p_2 V_2}{T_2}$$

Điều kiện tiêu chuẩn:

  • p₀ = 1 atm = 101325 Pa
  • T₀ = 273 K
  • V₀ = 22,4 lít/mol

4 4. Áp suất và động năng

Áp suất: p = (1/3)nmv²

Động năng trung bình:

$$\overline{W_d} = \frac{3}{2} k_B T$$

Vận tốc căn quân phương:

$$v = \sqrt{\frac{3RT}{M}}$$

Nội năng khí lí tưởng:

$$U = \frac{3}{2} nRT$$

Các dạng bài tập

1 Dạng 1: Câu hỏi lý thuyết

Phương pháp giải

Phương pháp:

  • Nắm vững các định nghĩa
  • Hiểu bản chất hiện tượng
  • Phân biệt các khái niệm

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1
Câu 1: Tại sao áp suất khí tăng khi nhiệt độ tăng (V không đổi)?
GIẢI

Giải:

Vì động năng trung bình của phân tử tăng, dẫn đến tần suất và lực va chạm với thành bình tăng.

2 Dạng 2: Bài toán các định luật khí

Phương pháp giải

Phương pháp:

  • Xác định quá trình
  • Chọn công thức phù hợp
  • Đổi đơn vị về SI

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1
Câu 2: Khí ở 27°C, thể tích 6 lít được đun nóng đẳng áp đến 127°C. Tính thể tích mới.
GIẢI

Giải:

T₁ = 300K, T₂ = 400K

V₁/T₁ = V₂/T₂ → 6/300 = V₂/400 → V₂ = 8 lít

3 Dạng 3: Bài toán phương trình trạng thái

Phương pháp giải

Phương pháp:

  • Sử dụng pV = nRT
  • Áp dụng cho 2 trạng thái

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1
Câu 3: Khí có p₁ = 2 atm, V₁ = 5 lít, T₁ = 300K. Tính T₂ khi p₂ = 4 atm, V₂ = 10 lít.
GIẢI

Giải:

p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂ → 2.5/300 = 4.10/T₂ → T₂ = 1200 K

Sẵn sàng thử thách bản thân?

Hoàn thành 17 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài

Làm bài tập ngay

Các bài học trong chương: Chương 2. Khí lí tưởng