Quá trình đẳng tích, Định luật Sác-lơ Công thức tính và Bài tập vận dụng - Vật lý 10 bài 30

Để giải đáp câu hỏi trên, bài viết này chúng ta cùng khảo sát quá trình đẳng tích là gì? Công thức tính của quá trình đẳng tích hay biểu thức Định luật Sác-lơ được viết như thế nào?

I. Quá trình đẳng tích là gì?

- Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi.

II. Định luật Sác-lơ

1. Thí nghiệm

- Theo dõi sự thay đổi áp suất của một lượng khí theo nhiệt độ trong quá trình đẳng tích.

- Đo nhiệt độ của một lượng khí nhất định ở các áp suất khác nhau khi thể tích không đổi.

2. Định luật Sác-lơ

- Phát biểu: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

- Biểu thức định luật Sác-lơ:  hay  (hằng số) 

- Gọi p₁, T₁ là áp suất và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 1; p₂, T₂ là áp suất và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 2; ta có:

III. Đường đẳng tích

- Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi gọi là đường đẳng tích.

- Trong hệ tọa độ (p,T) đường đẳng tích là đường thẳng mà nếu kéo dài sẽ đi qua gốc tọa độ.

- Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một lượng khí, ta có những đường đẳng tích khác nhau. Đường ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn.

IV. Bài tập vận dụng công thức của quá trình đẳng tích, định luật Sác-lơ

* Bài 1 trang 162 SGK Vật Lý 10: Thế nào là quá trình đẳng tích? Tìm một ví dụ về quá trình đẳng tích này.

° Lời giải bài 1 trang 162 SGK Vật Lý 10:

- Quá trình đẳng tích là quá trình biến đổi trạng thái khí khi thể tích không thay đổi.

- Ví dụ: Nung nóng 1 bình kín, khi đó T tăng, p tăng nhưng V không đổi.

* Bài 2 trang 162 SGK Vật Lý 10: Viết hệ thức liên hệ giữa P và T trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định.

° Lời giải bài 2 trang 162 SGK Vật Lý 10:

- Hệ thức liên hệ giữa P và T trong quá trình đẳng tích:

   hay 

* Bài 3 trang 162 SGK Vật Lý 10: Phát biểu định luật Sác-lơ

° Lời giải bài 3 trang 162 SGK Vật Lý 10:

- Định luật Sác-lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

* Bài 4 trang 162 SGK Vật Lý 10: Trong các hệ thức sau đây, hệ thức nào KHÔNG phù hợp với định luật Sác-lơ?

A.   B.    C.    D.

° Lời giải bài 4 trang 162 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: B.

- Theo Định luật Sác-lơ: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

- Công thức định luật Sác-lơ:   hay 

* Bài 5 trang 162 SGK Vật Lý 10: Trong hệ tọa độ (p, T), đường biểu diễn nào sau đây là đường đẳng tích?

A. Đường hypebol

B. Đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ

C. Đường thẳng không đi qua gốc tọa độ

D. Đường thẳng cắt trục p tại điểm p = p_o

° Lời giải bài 5 trang 162 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: B. Đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ

* Bài 6 trang 162 SGK Vật Lý 10: Hệ thức nào sau đây PHÙ HỢP với định luật Sác-lơ?

A.    B.    C.    D.

° Lời giải bài 6 trang 162 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: B. 

* Bài 7 trang 162 SGK Vật Lý 10: Một bình chứa một lượng khí ở nhiệt độ 30^oC và áp suất 2 bar. (1 bar = 10⁵ Pa). Hỏi phải tăng nhiệt độ lên tới bao nhiêu độ để áp suất tăng gấp đôi?

° Lời giải bài 7 trang 162 SGK Vật Lý 10:

- Khi ở trạng thái 1: T₁ = t₁ + 273 = 30 +273 = 303 K; p₁ = 2 bar

- Khi ở trạng thái 2: T₂ =? ; p₂ = 4 bar

- Áp dụng biểu thức định luật Sác-lơ cho quá trình biến đổi đẳng tích, ta có: 

- Kết luận: Tăng nhiệt độ từ 303K đến 606K (từ 30⁰C đến 333⁰C) để áp suất tăng gấp đôi

* Bài 8 trang 162 SGK Vật Lý 10: Một chiếc lốp ô tô chứa không khí có áp suất 5 bar và nhiệt độ 25^oC. Khi xe chạy nhanh lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên tới 50^oC. Tính áp suất của không khí trong lốp xe lúc này.

° Lời giải bài 8 trang 162 SGK Vật Lý 10:

- Khi ở trạng thái 1: T₁ = 25 + 273 = 298⁰ K; p₁ = 5 bar

- Khi ở trạng thái 2: T₂ = 273 + 50 = 323⁰ K; p₂ = ?

- Áp dụng hệ thức định luật Sác-lơ cho quá trình biến đổi đẳng tích, ta có:

- Kết luận: áp suất của không khí trong lốp xe khi đó là 5,42.10⁵Pa.