Siêu nhanh giải bài 3 chủ đề 2 Vật lí 12 Cánh diều
Giải siêu nhanh bài 3 chủ đề 2 Vật lí 12 Cánh diều. Giải siêu nhanh Vật lí 12 Cánh diều. Những phần nào có thể rút gọn, lược bỏ và tóm gọn. Đều được áp dụng vào bài giải này. Thêm cách giải mới để học sinh lựa chọn. Để tìm ra phong cách học Vật lí 12 Cánh diều phù hợp với mình.
BÀI 3. ÁP SUẤT VÀ ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ CHẤT KHÍ
Mở đầu: Ngày 01/7/2021, trên mặt biển phía tây bán đảo Yucatan (lu-ca-tan, vịnh Mexico) xuất hiện một đám lửa lớn do cháy khí hoá lỏng rò rỉ từ một đường ống dẫn dưới đáy biển. Một lượng lớn người và phương tiện đã phải huy động để khắc phục sự cố này (Hình 3.1).
Áp suất khí trong bình chứa quá cao có thể gây ra rò rỉ khí. Chính chuyến động của các phân tử khí trong bình chứa đã gây ra áp suất lên thành bình. Vậy mối liên hệ giữa chuyển động của các phân tử khí với áp suất khí tác động lên bình chứa như thế nào?
Giải rút gọn:
Khi tốc độ chuyển động của các phân tử khí tăng lên, số lần va chạm với bề mặt bình chứa cũng tăng lên, do đó áp suất trong bình tăng lên. Ngược lại, khi tốc độ chuyển động giảm xuống, số lần va chạm cũng giảm, dẫn đến áp suất trong bình giảm xuống.
Do đó, mối quan hệ tương quan giữa tốc độ chuyển động của các phân tử khí và áp suất khí tác động lên bình chứa là: khi tốc độ chuyển động tăng lên, áp suất cũng tăng lên, và ngược lại.
I. ÁP SUẤT CHẤT KHÍ
Câu 1: So sánh vận tốc của phân tử trước và sau khi va chạm đàn hồi với thành bình.
Giải rút gọn:
Xét một va chạm đàn hồi của phân tử vào thành bình. Phản lực của thành bình làm phân tử khí bật ra và chuyển động theo hướng ngược lại. Khoảng thời gian giữa hai va chạm liên tiếp của phân tử với thành bình, động lượng của phân tử thay đổi một lượng có độ lớn là 2mv. Do đó độ lớn vận tốc trước và sau khi va chạm với thành bình giữ nguyên, nhưng ngược hướng so với vận tốc trước khi va chạm.
Câu 2: Lập luận để chứng tỏ rằng số phân tử đến va chạm với một đơn vị diện tích thành bình trong 1s là μv với v là tốc độ trung bình của các phân tử khí, µ là số phân tử trong một đơn vị thể tích.
Giải rút gọn:
Giả sử: một lượng phân tử khí di chuyển trong không gian bình chứa với tốc độ trung bình là v khi đó trong thời gian Δt ngắn, lượng phân tử này sẽ di chuyển một quãng đường là vΔt.
Ta coi mật độ phân tử khí trong không gian bình chứa là như nhau, tức là mỗi đơn vị thể tích chứa μ phân tử.
Vậy, số lượng phân tử khí trong một đơn vị diện tích của thành bình là μvΔt khi đó số phân tử đến va chạm với một đơn vị diện tích thành bình trong 1 giây là μv.
Câu 3: Vì sao độ lớn lực F được xác định bằng công thức (3.2) có độ lớn bằng lực do phân tử khí tác dụng lên thành bình?
Giải rút gọn:
Ta có xung lượng của lực hay độ biến thiên động lượng của một phân tử là 2mv, mà , động lượng này biến thiên do sự va chạm với thành bình của các phần tử khí, do đó lực được xác định bằng công thức trên là lực mà các phần tử khí tác dụng lên thành bình.
Vậy độ lớn lực F được xác định bằng công thức (3.2) có độ lớn bằng lực do phân tử khí tác dụng lên thành bình.
Câu 4: Nhận xét về số phân tử chuyển động trên một trục xác định so với tất cả các phân tử khí trong bình.
Giải rút gọn:
Do các phần tử chuyển động hỗn loạn trong không gian và không có phương ưu tiên, tức là chúng chuyển động và va chạm với ba cặp mặt của hình lập phương như nhau hay ba chiều của không gian như nhau.
Nhận xét: số phân tử chuyển động trên một trục xác định sẽ là 1/3 so với tất cả các phân tử khí trong bình.
Câu 5: Gọi µ là số phân tử khí trong một đơn vị thể tích. Chứng tỏ rằng áp suất do các phân tử khí tác dụng lên thành bình được tính bằng công thức:
p =µm2
Giải rút gọn:
Ta đã chứng minh được công thức 3.5: p =2
Với là khối lượng riêng của chất khí, ta cần chứng minh p = µm2
Do đó µm = , với µ là số phân tử khí trong một đơn vị thể tích và m là khối lượng của một phân tử, thật vậy:
Để tính là khối lượng chất khí trên một đơn vị thể tích = số phân tử khí trên một đơn vị thể tích (µ) x khối lượng của một phân tử khí (m) hay:
µm = do đó ta có điều phải chứng minh.
Luyện tập 1: Ở nhiệt độ phòng và áp suất 105 Pa, không khí có khối lượng riêng khoảng 1,29 kg/m³. Xác định giá trị trung bình của bình phương tốc độ các phân tử không khí.
Giải rút gọn:
Giá trị trung bình của bình phương tốc độ các phân tử không khí là:
p =2 2 = 3p/ = 3.105/1,29 = 232558,14 (m2/s2)
Vậy giá trị trung bình của bình phương tốc độ các phân tử không khí là:
232558,14 (m2/s2)
II. ĐỘNG NĂNG PHÂN TỬ KHÍ LÍ TƯỞNG
Câu 6: Thực hiện biến đổi công thức (3.3) và phương trình trạng thái khí lí tưởng để rút ra công thức (3.6).
Giải rút gọn:
Ta có:
- Công thức (3.3): p =2
- Phương trình trạng thái khí lí tưởng: pV = nRT.
Từ công thức (3.3) có: pV =2
=> 2 = nRT
=> 2 = 3nRT/N
Có N/n = NA là hằng số Avogadro do đó ta có:
2 = là công thức (3.6).
Luyện tập 2: Vì sao khi tăng nhiệt độ của một lượng khí lí tưởng từ 300 K đến 600 K, ta không làm tăng gấp đôi tốc độ của các phân tử khí?
Giải rút gọn:
Ta có công thức tính động năng của phân tử chất khí: =
Ta thấy: T tỉ lệ thuận với , lại có T tăng từ 300 K lên 600K nghĩa là tăng lên gấp đôi, khi đó cũng tăng lên gấp đôi hay tăng lần vậy nên không làm tăng gấp đôi tốc độ của các phần tử khí.
Vận dụng: Không khí là hỗn hợp của một vài loại khí chính như nitrogen, oxygen, carbon dioxide. So sánh giá trị của phân tử các chất khí này trong không khí?
Giải rút gọn:
Ta có: =
Động năng của mỗi phân tử chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.
Các phân tử khí khác nhau như oxygen, carbon dioxide đều có chung nhiệt độ và có động năng bằng nhau, nhưng phân tử khối của CO2 > O2 > N2 (44 > 32 > 28) nghĩa là một phân tử CO2 nặng hơn một phân tử O2 nên bình phương vận tốc trung bình của phân tử N2 > O2 > CO2.
Nội dung quan tâm khác
Thêm kiến thức môn học
Giải Vật lí 12 Cánh diều bài 3 chủ đề 2, Giải bài 3 chủ đề 2 Vật lí 12 Cánh diều, Siêu nhanh giải bài 3 chủ đề 2 Vật lí 12 Cánh diều
Giải bài tập những môn khác
Môn học lớp 12 KNTT
5 phút giải toán 12 KNTT
5 phút soạn bài văn 12 KNTT
Văn mẫu 12 KNTT
5 phút giải vật lí 12 KNTT
5 phút giải hoá học 12 KNTT
5 phút giải sinh học 12 KNTT
5 phút giải KTPL 12 KNTT
5 phút giải lịch sử 12 KNTT
5 phút giải địa lí 12 KNTT
5 phút giải CN lâm nghiệp 12 KNTT
5 phút giải CN điện - điện tử 12 KNTT
5 phút giải THUD12 KNTT
5 phút giải KHMT12 KNTT
5 phút giải HĐTN 12 KNTT
5 phút giải ANQP 12 KNTT
Môn học lớp 12 CTST
5 phút giải toán 12 CTST
5 phút soạn bài văn 12 CTST
Văn mẫu 12 CTST
5 phút giải vật lí 12 CTST
5 phút giải hoá học 12 CTST
5 phút giải sinh học 12 CTST
5 phút giải KTPL 12 CTST
5 phút giải lịch sử 12 CTST
5 phút giải địa lí 12 CTST
5 phút giải THUD 12 CTST
5 phút giải KHMT 12 CTST
5 phút giải HĐTN 12 bản 1 CTST
5 phút giải HĐTN 12 bản 2 CTST
Môn học lớp 12 cánh diều
5 phút giải toán 12 CD
5 phút soạn bài văn 12 CD
Văn mẫu 12 CD
5 phút giải vật lí 12 CD
5 phút giải hoá học 12 CD
5 phút giải sinh học 12 CD
5 phút giải KTPL 12 CD
5 phút giải lịch sử 12 CD
5 phút giải địa lí 12 CD
5 phút giải CN lâm nghiệp 12 CD
5 phút giải CN điện - điện tử 12 CD
5 phút giải THUD 12 CD
5 phút giải KHMT 12 CD
5 phút giải HĐTN 12 CD
5 phút giải ANQP 12 CD
Giải chuyên đề học tập lớp 12 kết nối tri thức
Giải chuyên đề Ngữ văn 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Toán 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Vật lí 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Hóa học 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Sinh học 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Kinh tế pháp luật 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Lịch sử 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Địa lí 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Tin học ứng dụng 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Khoa học máy tính 12 Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Công nghệ 12 Điện - điện tử Kết nối tri thức
Giải chuyên đề Công nghệ 12 Lâm nghiệp thủy sản Kết nối tri thức
Giải chuyên đề học tập lớp 12 chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Ngữ văn 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Toán 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Vật lí 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Hóa học 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Sinh học 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Kinh tế pháp luật 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Lịch sử 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Địa lí 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Tin học ứng dụng 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Khoa học máy tính 12 Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Công nghệ 12 Điện - điện tử Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề Công nghệ 12 Lâm nghiệp thủy sản Chân trời sáng tạo
Giải chuyên đề học tập lớp 12 cánh diều
Giải chuyên đề Ngữ văn 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Toán 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Vật lí 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Hóa học 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Sinh học 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Kinh tế pháp luật 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Lịch sử 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Địa lí 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Tin học ứng dụng 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Khoa học máy tính 12 Cánh diều
Giải chuyên đề Công nghệ 12 Điện - điện tử Cánh diều
Giải chuyên đề Công nghệ 12 Lâm nghiệp thủy sản Cánh diều
Bình luận