Bài tập Vật lý 11 - Bài tập chương I: Những cơ sở của thuyết động học phân tử của chất khí

BÀI TẬP CHƯƠNG I
NHỮNG CƠ SỞ CỦA THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CỦA CHẤT KHÍ
BÀI 1 : Tìm mật độ và động năng trung bình của các phân tử khí trong một bình chứa ở nhiệt độ 270C và áp suất là 8,23.103N/m2.
BÀI 2 : Động năng tịnh tiến trung bình của các phân tử oxy ở nhiệt độ phòng (300K) là bao nhiêu eletron von ? của các phân tử nitơ là bao nhiêu ?
BÀI 3 : Một căn phòng có thể tích 45m3. Không khí trong phòng có nhiệt độ 27oC và ở áp suất 1atm. Tính số phân tử chứa trong phòng.
BÀI 4 : Một bình dung tích 10 lít chứa 1mol khí Heli ở áp suất 2,5atm. Tính động năng trung bình và vận tốc căn trung bình bình phương của phân tử khí trong bình.
BÀI 5 : Phân tử nitơ có khối lượng 4,65.10-26kg. Tính vận tốc căn quân phương ở 27oC của phân tử nitơ.
BÀI 6 : Tìm vận tốc căn quân phương của chuyển động nhiệt của hạt sương đường kính trong không khí ở 7oC.
BÀI 7 : Cho các phân tử khí oxi ở nhiệt độ 270C. Tính:
động năng trung bình của các phân tử khí oxi.
vận tốc trung bình.
vận tốc căn trung bình bình phương.
vận tốc có xác suất cực đại.
BÀI 8: Em hãy phát biểu và giải thích định tính 3 định luật thực nghiệm của chất khí ( Boyle-Mariotte; Charles; Gay-Lussac) theo quan điểm của thuyết động học phân tử.
BÀI 9 : Có 10g khí H2 ở áp suất 8,2 at đựng trong bình kín có nhiệt độ 117oC.
Tính thể tích của khối khí.
Hơ nóng khối khí đến 152oC , tính áp suất khí đó.
BÀI 10: Một bình chứa một chất khí nén ở nhiệt độ 300K và áp suất 40at. Tính áp suất của khí khi đã có một phần ba khối lượng khí thoát ra khỏi bình và nhiệt độ hạ xuống tới 12oC.
BÀI 11 : Có 12g khí oxy ở nhiệt độ 10oC, áp suất 3at. Sau khi hơ nóng đẳng áp, khối khí chiếm thể tích 10 lít. Tìm :
thể tích khối khí trước khi giãn nở?
nhiệt độ khối khí sau khi giãn nở ?
khối lượng riêng của khối khí trước khi giãn nở ?
khối lượng riêng của khối khí sau khi giãn nở ?
BÀI 12 : Có 2g oxy ở áp suất 6at sau khi hơ nóng đẳng áp nó chiếm một thể tích 1 lít. Tìm nhiệt độ sau khi hơ nóng. Coi khí oxy là khí lý tưởng.
BÀI 13 : 12g khí chiếm thể tích 4 lít ở 7oC. Sau khi nung nóng đẳng áp khối lượng riêng của khí là 1,2g/lít. Tìm nhiệt độ của khí sau khi nung.
BÀI 14 : Khối lượng riêng của không khí trong phòng ( 27oC) lớn hơn khối lượng riêng của không khí ngoài sân nắng ( 42oC) bao nhiêu lần ? Biết áp suất không khí trong và ngoài phòng là như nhau.
BÀI 15: Một tàu ngầm lặn ở độ sâu 40m trong nước. Người ta mở một bình chứa không khí dung tích 500 lít, áp suất 10 Mpa, nhiệt độ 270C, để đẩy nước ra khỏi thùng chứa nước của tàu. Tính thể tích nước bị đẩy ra, biết rằng sau khi giãn, nhiệt độ của không khí là 3oC.
BÀI 16: Một mol khí lí tưởng thực hiện quá trình biến đổi theo quy luật: 
a) . Tìm nhiệt độ cực đại của khí.
b) . Tìm áp suất nhỏ nhất có thể có của khí.
Cho là những hằng số dương.
BÀI 17 : Một hỗn hợp khí gồm oxy và nitơ có áp suất p =1atm. Biết khối lượng oxy bằng 20% khối lượng hỗn hợp khí, tính áp suất riêng phần của mỗi khí thành phần.
BÀI 18 : Bình cứng, kín chứa 14g khí Nitơ và 9g khí Hydro ở nhiệt độ 10oC, áp suất 106 N/m2. Tính :
khối lượng của 1 mol hỗn hợp khí trong bình.
dung tích của bình
BÀI 19 : Hai bình cầu, được nối với nhau bằng một ống có khóa, chứa hai chất khí không tác dụng hóa học với nhau, ở cùng nhiệt độ. Áp suất khí trong hai bình là p1=2.105N/m2 và p2 = 106N/m2. Mở khóa nhẹ nhàng để hai bình thông với nhau sao cho nhiệt độ không đổi. Khi cân bằng xảy ra, áp suất ở hai bình là p =4.105N/m2. Tính tỉ số thể tích của hai bình cầu.
BÀI 20 : Khối lượng riêng của một hỗn hợp khí Heli và Argon ở áp suất 152.103Pa và nhiệt độ 27oC bằng Có bao nhiêu nguyên tử Heli chứa trong 1cm3 hỗn hợp khí ?
BÀI 21 : Một xylanh đặt thẳng đứng, diện tích tiết diện là S = 120cm2, chứa không khí ở nhiệt độ t1= 27oC. Ban đầu xylanh được đậy bằng một pittông cách đáy h =60cm. Pittông có thể trượt không ma sát dọc theo mặt trong của xylanh.
Đặt lên trên pittông một quả cân có trọng lượng P = 500N. Pittông dịch chuyển xuống đoạn l =20cm rồi dừng lại. Tính nhiệt độ của khí trong xylanh sau khi pittông dừng lại. Biết áp suất khí quyển là po=105N/m2. Bỏ qua khối lượng của pittông.
.
.
.
.
.
.
.
.
BÀI 22 : Một xylanh kín được chia làm hai phần bằng nhau bởi một pittông cách nhiệt. Mỗi phần có chiều dài l0=40cm, chứa một lượng khí giống nhau ở 27oC. Nung nóng một phần thêm 15oC và làm lạnh phần kia đi 15oC. Hỏi pittông di chuyển một đoạn bao nhiêu ?
1
2
BÀI 23 : Một xylanh kín hai đầu được đặt thẳng đứng, bên trong có một pittông nặng cách nhiệt chia xylanh thành hai phần. Mỗi phần chứa một lượng khí giống nhau ở nhiệt độ T = 400K. Áp suất p2 của phần dưới gấp 2 lần áp suất p1 của phần trên. Hỏi cần phải nung nóng khí ở phần dưới đến nhiệt độ T2 là bao nhiêu để thể tích khí trong hai xylanh là bằng nhau ?
BÀI 24 : Có ba bình thể tích V1=V, V2=2V và V3=3V thông với nhau nhưng cách nhiệt đối với nhau. Ban đầu các bình chứa khí ở cùng một nhiệt độ To và áp suất po. Người ta hạ nhiệt độ của bình 1 xuống T1 = 0,5To và nâng nhiệt độ của bình 2 lên T2 = 1,5To; bình 3 lên T3 = 2To. Tính áp suất mới p của khí trong các bình ?
3
2
1
BÀI 25 : Hai bình chứa cùng chất khí được nối với nhau bởi một ống nằm ngang có đường kính 5mm. Trong ống có một giọt thủy ngân có thể dịch chuyển được. Lúc đầu khí trong hai bình cùng ở nhiệt độ 27oC, giọt thủy ngân nằm yên ở một vị trí nào đó và thể tích của khí trong mỗi bình ( kể cả phần ống nằm ngang ) đều bằng 0,2l. Tính khoảng cách dịch chuyển của giọt thủy ngân nếu nhiệt độ khí trong bình tăng thêm 2O còn nhiệt độ khí trong bình kia giảm bớt 2O. Sự giãn nở của bình không đáng kể.
T - 2
T + 2
A
B
BÀI 26 : Một cột không khí chứa trong một ống nhỏ, dài, tiết diện đều. Cột không khí được ngăn cách với khí quyển bởi một cột thủy ngân có chiều dài L = 160mm. Áp suất khí quyển là po= 760mmHg. Chiều dài cột không khí khi ống nằm ngang là lo=125mm. Hãy tính chiều dài cột không khí nếu :
ống thẳng đứng, miệng ống ở trên.
ống thẳng đứng, miệng ống ở dưới.
ống đặt nghiêng góc so với phương ngang, miệng ống ở dưới.
ống đặt nghiêng góc so với phương ngang, miệng ống ở trên.
( Giả sử ống đủ dài để cột thủy ngân luôn ở trong ống và nhiệt độ không đổi ).
Hg
L
lo
BÀI 27: Một ống thuỷ tinh tiết diện nhỏ có chiều dài dựng thẳng đứng, đầu hở ở trên, đầu kín bên dưới. Phía đáy ống chứa cột không khí dài ở nhiệt độ . Phía trên cột khí chứa đầy thuỷ ngân. Biết áp suất khí quyển :
Hỏi nhiệt độ tối đa T2 của không khí ở trong ống là bao nhiêu để thuỷ ngân vẫn còn lại trong ống?
Nếu ở nhiệt độ được giữ không đổi, ta úp ngược ống ( đầu hở dưới ). Tìm chiều cao của cột thuỷ ngân còn lại trong ống.
BÀI 28 : Một ống thuỷ tinh tiết diện nhỏ có chiều dài kín hai đầu, đặt nằm ngang, ở giữa có cột thuỷ ngân, dài h = 20cm, hai bên chứa khí lý tưởng có cùng khối lượng ở áp suất . Tìm độ dịch chuyển của cột thuỷ ngân khi:
ống đặt thẳng đứng.
ống đặt nghiêng so với phương thẳng đứng một góc .
Bỏ qua sự thay đổi của nhiệt độ.
BÀI 29 : Một ống thủy tinh chiều dài L = 50cm. Hai đầu kín, ở giữa có một đoạn thủy ngân dài l =10 cm, hai bên là không khí có cùng một khối lượng. Khi đặt ống nằm ngang thì đoạn thủy ngân nằm ở đúng giữa ống. Khi dựng ống thẳng đứng thì thủy ngân tụt xuống 6 cm. 
a) Tính áp suất khí khi ống nằm ngang?
b) Khi ống nằm ngang, nếu mở một đầu ống thì thủy ngân dịch chuyển bao nhiêu và sang bên nào ?
c) Khi ống thẳng đứng, hai đầu kín. Nếu mở một đầu thì thủy ngân tụt xuống hay lên cao bao nhiêu trong hai trường hợp : Mở đầu dưới hoặc mở đầu trên ?
Biết áp suất khí quyển là po = 76cmHg và nhiệt độ của khí không đổi.
BÀI 30 : Một ống thủy tinh tiết diện đều, một đầu kín một đầu hở. Lúc đầu người ta nhúng đầu hở vào một chậu nước sao cho mức nước trong và ngoài ống bằng nhau, chiều cao còn lại của ống bằng 25cm. Sau đó người ta rút ống lên một đoạn 5cm ( như hình vẽ ) . Hỏi mức nước ở trong ống dâng lên bao nhiêu, biết rằng nhiệt độ xung quanh không đổi và áp suất khí quyển là 760mmHg.
30cm
25cm
BÀI 31 : Một ống thủy tinh nhỏ, hở hai đầu được ấn theo phương thẳng đứng vào chậu đựng thủy ngân sao cho khoảng cách từ mặt thủy ngân trong ống đến đầu trên của ống là h cm. Áp suất khí quyển là H cmHg. Tìm chiều cao của cột không khí trong ống trong các trường hợp sau :
a) lấy tay bịt đầu trên của ống và ấn ống sâu thêm cm.
b) lấy tay bịt đầu trên của ống và kéo ống lên cm.
Coi nhiệt độ không khí trong ống không đổi.
BÀI 32 : Bình thủy tinh có dung tích 15cm3 chứa không khí ở 177oC được ngăn cách bởi cột thủy ngân trong ống nằm ngang như hình vẽ. Khi hạ nhiệt độ trong bình xuống còn 27oC thì có một ít thủy ngân lọt vào bình.
Phân tích hiện tượng.
Tính thể tích thủy ngân lọt vào bình.
BÀI 33 : Một bình, dung tích V = 10 cm3 , chứa không khí ở nhiệt độ t1= 300oC được nối với một ống thủy tinh nằm ngang chứa đầy thủy ngân. Tính khối lượng thủy ngân chảy vào bình, khi làm lạnh không khí trong bình đến nhiệt độ t2=20oC . Dung tích của bình thay đổi không đáng kể theo nhiệt độ. Biết khối lượng riêng của thủy ngân là 13,6g/cm3.
BÀI 34 : Nhận xét sự biến đổi áp suất của khối khí trong quá trình AB và BC được biểu thị trên đồ thị (V,T).
B
T
O
V
C
A
BÀI 35: Nung nóng một khối khí nhất định, ta vẽ được đồ thị của chúng như sau:
O
V
2
1
T
Hình 1
1
2
O
p
T
Hình 2
Dựa vào đồ thị hãy xác định trong thời gian nung nóng khí thì: 
a) Hình 1, áp suất tăng hay giảm ? Vì sao?
b) Hình 2, khí bị nén hay dãn? Vì sao?
BÀI 36 : Tính tỉ số phân tử khí có vận tốc không khác quá 0,5% so với :
a) vận tốc có xác suất cực đại.
b) vận tốc trung bình số học.
c) vận tốc căn trung bình bình phương.
BÀI 37 : Ứng với giá trị nào của vận tốc phân tử, các đường phân bố Maxwell đối với nhiệt độ T1 và T2= 2 T1 sẽ cắt nhau ?
BÀI 38 : Tìm áp suất của không khí :
a) Ở độ cao cách mặt đất 10 km.
b) Trong giếng sâu 10km.
Cho áp suất tại mặt đất là 100kPa. Nhiệt độ không khí là 0oC. Cho rằng không phụ thuộc vào độ cao.
BÀI 39 : Tại độ cao h bằng bao nhiêu, khối lượng riêng của ôxy sẽ giảm 1%. Nhiệt độ của ôxy không thay đổi và bằng 27OC.
BÀI 40 : Ở độ cao h bằng bao nhiêu trên mặt nước biển thì khối lượng riêng của không khí giảm đi e lần. Biết nhiệt độ của không khí là và không phụ thuộc vào độ cao h; không khí có . Lấy .
Hết