Tóm tắt lý thuyết I. Trạng thái và quá trình biến đổi trạng thái. Trạng thái của một lượng khí được xác định bằng thể tích V, áp suất p và nhiệt độ tuyệt đối T. Ở mỗi trạng thái chất khí có các giá trị p, V và T nhất định gọi là các thông số trạng thái. Giữa các thông số trạng thái của một lượng khí có những mối liên hệ xác định. Lượng khí có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác bằng các quá trình biến đổi trạng thái. Những quá trình trong đó chỉ có hai thông số biến đổi còn một thông số không đổi gọi là đẳng quá trình II. Quá trình đẳng nhiệt. Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. III. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. 1. Đặt vấn đề. Khi nhiệt độ không đổi, nếu thể tích của một lượng khí giảm thì áp suất của nó tăng. Nhưng áp suất có tăng tỉ lệ nghịch với thể tích hay không ? Để trả lời câu hỏi này ta phải dựa vào thí nghiệm. 2. Thí nghiệm. Thay đổi thể tích của một lượng khí, đo áp suất ứng với mỗi thể tích ta có kết quả : Trong quá trình đẳng nhiệt của một khối lượng khí xác định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. 3. Định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt. a. Phát biểu Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích. Phát biểu cách khác: Ở nhiệt độ không đổi, tích của thể tích một khối lượng khí với áp suất của lượng khí đó là một đại lượng không đổi. b. Hệ thức \(p \sim \frac{1}{V}\) hay pV = hằng số Nếu gọi \({p_1},{V_1}\) là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 1; nếu gọi \({p_2},{V_2}\) là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 2 thì : \({p_1}{V_{1}} = {\rm{ }}{p_2}{V_2}\) IV. Đường đẳng nhiệt. Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo thể tích khi nhiệt độ không đổi gọi là đường đẳng nhiệt. Dạng đường đẳng nhiệt : Đường đẳng nhiệt Trong hệ toạ độ p, V đường đẳng nhiệt là đường hypebol. Ứng với các nhiệt độ khác nhau của cùng một lượng khí có các đường đẳng nhiệt khác nhau. Đường đẳng nhiệt ở trên ứng với nhiệt độ cao hơn. Bài tập minh họa Bài 1: Một xilanh chứa 150 cm3 khí ở áp suất 2.105 Pa. Pit – tông nén khí trong xilanh xuống còn 100 cm3. Tính áp suất của khí trong xilanh lúc này, coi nhiệt độ như không đổi. Hướng dẫn giải Trạng thái 1: p1 = 2.105 pa \(V_1 = 150 cm^3\) Trạng thái 2: p2 = ? \(V_2 = 100 cm^3\) Vì nhiệt độ không đổi nên theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: \({p_1}{V_1} = {\rm{ }}{p_2}{V_2}.\) \(\Rightarrow P_2 =\frac{p_{1}V_{1}}{V_{2}}\) \(=\frac{2.10^{5}.150}{100}= 3 . 10^5 Pa\) Bài 2: Một quả bóng có dung tích 2,5 lít. Người ta bơm không khí ở áp suất 105 Pa vào bóng. Mỗi lần bơm được 125 cm3 không khí. Tính áp suất của không khí trong quả bóng sau 45 lần bơm. Coi quả bóng trước khi bơm không có không khí và trong khi bơm nhiệt độ của không khí không thay đổi. Hướng dẫn giải Trạng thái 1: Sau 45 lần bơm đã đưa vào bóng một lượng khí ở bên ngoài có thể tích là \(V_1 = 45 . 125 = 5625 cm^3\) và áp suất \(p_1 = 10^5\) pa Trạng thái 2: Khi vào trong quả bóng, lượng khí này có thể tích V2 = 2,5 lít = 2500 cm3 và áp suất P2 Do nhiệt độ không đổi nên theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt: \(p_1V_1 = p_2V_2\Rightarrow P_2 =\frac{p_{1}V_{1}}{V_{2}}\) = \({P_2} = 2,25{\rm{ }}{.10^5}Pa\)
