Chương 2. Khí lí tưởng

Bài 9. Định luật Boyle

Nghiên cứu định luật Boyle về quá trình đẳng nhiệt của khí lí tưởng.

🟡 Trung bình 45 phút

Lý thuyết Định luật Boyle

1 1. Phát biểu định luật

Định luật Boyle (định luật Mariotte):

Trong quá trình đẳng nhiệt (nhiệt độ không đổi), áp suất của một lượng khí xác định tỉ lệ nghịch với thể tích.

Công thức:

$$p \cdot V = \text{const}$$

Hay: $$p_1 V_1 = p_2 V_2$$

Trong đó:

  • p₁, V₁: áp suất và thể tích ban đầu
  • p₂, V₂: áp suất và thể tích cuối

2 2. Đường đẳng nhiệt

Đồ thị p = f(V) trong quá trình đẳng nhiệt là một đường cong hypebol.

Đối với các nhiệt độ khác nhau, ta có các đường đẳng nhiệt khác nhau. Đường đẳng nhiệt nào ở xa gốc tọa độ hơn thì có nhiệt độ cao hơn.

Đặc điểm:

  • Tại mỗi điểm trên đường đẳng nhiệt, tích pV không đổi
  • Khi V tăng 2 lần thì p giảm 2 lần

3 3. Điều kiện áp dụng

Định luật Boyle áp dụng chính xác cho:

  • Khí lí tưởng
  • Khí thực ở nhiệt độ cao và áp suất thấp

Lưu ý: Khi áp suất cao, khí thực không tuân theo định luật này do có tương tác giữa các phân tử.

Các dạng bài tập

1 Dạng 1: Tính áp suất hoặc thể tích

Phương pháp giải

Phương pháp:

  • Sử dụng p₁V₁ = p₂V₂
  • Giữ nguyên nhiệt độ và lượng khí

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1
Ví dụ 1: Khí ban đầu có V₁ = 4 lít, p₁ = 3 atm. Nén đẳng nhiệt đến V₂ = 2 lít. Tính p₂.
GIẢI

Giải:

p₁V₁ = p₂V₂ → 3.4 = p₂.2 → p₂ = 6 atm

2 Dạng 2: Bài toán thực tế

Phương pháp giải

Phương pháp:

  • Xác định các trạng thái
  • Áp dụng p₁V₁ = p₂V₂

Ví dụ minh họa

VÍ DỤ 1
Ví dụ 2: Một bơm xe đạp có thể tích 0,5 lít. Tính áp suất khí trong bánh xe khi đẩy hết không khí vào. Biết áp suất ban đầu trong bánh là 2 atm, thể tích bánh 3 lít.
GIẢI

Giải:

Thể tích ban đầu: V₁ = 3 lít, p₁ = 2 atm

Thể tích cuối: V₂ = 3 + 0,5 = 3,5 lít

p₁V₁ = p₂V₂ → 2.3 = p₂.3,5 → p₂ = 1,71 atm

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