Bài 8. Mô hình động học phân tử chất khí trang 24, 25, 26 SBT Vật lí 12 Kết nối tri thức

8.1

Tính chất nào sau đây không phải của chất ở thể khí?

A. Khối lượng riêng rất nhỏ so với khi ở thể lỏng và rắn.

B. Hình dạng thay đổi theo bình chứa.

C. Gây áp suất lên thành bình chứa theo mọi hướng.

D. Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng và luôn tương tác với nhau

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về mô hình động học phân tử

Lời giải chi tiết:

Các phân tử chuyển động hỗn loạn không ngừng và luôn tương tác với nhau là sai: vì nó mô tả tính chất của chất ở thể lỏng và rắn hơn là chất khí. Ở thể khí, các phân tử chuyển động tự do và tương tác chủ yếu thông qua va chạm chứ không phải liên tục tương tác như ở thể lỏng và rắn.

Đáp án: D

8.2

Tính chất nào sau đây không phải của phân tử khí lí tưởng?

A. Chuyển động hỗn loạn không ngừng.

B. Quỹ đạo chuyển động gồm những đoạn thẳng.

C. Khi va chạm với nhau thì động năng không được bảo toàn.

D. Được coi là các chất điểm.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khí lí tưởng

Lời giải chi tiết:

Trong các va chạm giữa các phân tử khí lý tưởng, va chạm được coi là đàn hồi hoàn toàn. Điều này có nghĩa là động năng của hệ các phân tử được bảo toàn trước và sau va chạm.

Đáp án: C

8.3

Đối với khí lí tưởng, có thể bỏ qua đại lượng nào sau đây?

A. Khối lượng của phân tử.

B. Tốc độ chuyển động của phân tử.

C. Kích thước của phân tử.

D. Cả ba đại lượng trên.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khí lí tưởng

Lời giải chi tiết:

Giả sử khí là lý tưởng, kích thước của phân tử được coi là không đáng kể so với khoảng cách giữa các phân tử. Điều này có nghĩa là trong mô hình khí lý tưởng, kích thước của các phân tử khí được xem là không quan trọng và không ảnh hưởng đến hành vi của khí.

Ngược lại, khối lượng và tốc độ chuyển động của phân tử vẫn được xem xét trong lý thuyết khí lý tưởng. Khối lượng ảnh hưởng đến động năng của phân tử và tốc độ chuyển động ảnh hưởng đến áp suất và nhiệt độ của khí.

Đáp án: C

8.4

Phân tử khí lí tưởng có

A. động năng bằng 0.

B. thế năng bằng 0.

C. động lượng bằng 0.

D. khối lượng bằng 0.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khí lí tưởng

Lời giải chi tiết:

Trong mô hình khí lý tưởng, chúng ta thường giả định rằng các phân tử không tương tác với nhau bằng lực, vì vậy thế năng giữa các phân tử được coi là không tồn tại hoặc bằng 0.

Đáp án: B

8.5

Tại sao có thể dùng các định luật cơ học Newton đã học ở lớp 10 vào việc mô tả và xác định các định luật của chất khí lí tưởng?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khí lí tưởng

Lời giải chi tiết:

Các định luật cơ học Newton có thể được áp dụng để mô tả và xác định các định luật của chất khí lý tưởng vì các định luật này cung cấp nền tảng cho việc hiểu và mô tả chuyển động của các phân tử khí.

8.6

Ở cùng một nhiệt độ, các loại phân tử khí khác nhau trong không khí có chuyển động với cùng một tốc độ không? Tại sao?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khí lí tưởng

Lời giải chi tiết:

Không. Vì nhiệt độ của chất khí phụ thuộc vào động năng phân tử khí nghĩa là phụ thuộc vào cả tốc độ lẫn khối lượng của phân tử khí.

8.7

Một phân tử oxygen chuyển động trong một bình chứa hình cầu đường kính 0,10 m với tốc độ 400 m/s. Hãy ước tính số va chạm của phân tử này với thành bình trong mỗi giây. Coi tốc độ của phân tử là không đổi và phân tử không va chạm với các phân tử khác.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về khí lí tưởng

Lời giải chi tiết:

Thể tích của bình hình cầu là: \(V = \frac{4}{3}\pi {r^2} = \frac{4}{3}\pi {\left( {\frac{{0,1}}{2}} \right)^2} \approx {5,24.10^{ - 5}}({m^3})\)

Khoảng thời gian để phân tử di chuyển qua bình hình cầu (tính như một bình dạng phẳng để đơn giản) là: \(t = \frac{D}{v} = \frac{{0,1}}{{400}} = {2,5.10^{ - 4}}(s)\)

Số va chạm mỗi giây có thể được tính bằng số lượng phân tử chia cho khoảng thời gian di chuyển qua bình

Số va chạm mỗi giây \( = \frac{1}{t} = \frac{1}{{{{2,5.10}^{ - 4}}}} = 4000\) va chạm/s

8.8

Phương pháp mô hình và mô hình động học phân tử chất khí.

Đoạn văn sau đây tóm tắt phần trình bày về phương pháp mô hình trong SGK Vật lí 10 và giới thiệu tác dụng của phương pháp này:

Đây là phương pháp dùng mô hình để tìm hiểu các tính chất của vật thật. Các mô hình thường dùng là:

– Mô hình vật chất. Ví dụ, quả địa cầu là mô hình vật chất thu nhỏ của Trái Đất; hệ Mặt Trời là mô hình vật chất phóng to của mẫu nguyên tử Rutherford,...

– Mô hình lí thuyết. Ví dụ, chất điểm là mô hình lí thuyết của các vật có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, tia sáng là mô hình lí thuyết dùng để mô tả đường truyền của ánh sáng.

– Mô hình toán học. Ví dụ phương trình toán học \[s{\rm{ }} = {\rm{ }}vt\] là mô hình toán học của chuyển động thẳng đều.

Phương pháp mô hình không những có thể dùng để mô tả, giải thích các tính chất đã biết của vật thật mà còn có thể dùng để tiên đoán các tính chất chưa biết của vật thật.

Hãy dựa vào đoạn văn trên và các kiến thức đã học về chất khí để trả lời các câu hỏi sau:

1. Mô hình động học phân tử chất khí

A. là mô hình vật chất.

B. là mô hình lí thuyết.

C. là mô hình toán học.

D. có tính chất của tất cả các mô hình trên.

2. Nội dung câu nào dưới đây là đúng, sai?

3. Hãy dựa vào mô hình động học phân tử chất khí để giải thích tại sao chất khí có thể gây áp suất lên thành bình chứa theo mọi hướng.

4. Hãy dựa vào mô hình động học phân tử chất khí để tiên đoán xem nếu giảm thể tích của bình chứa khí đi 2 lần thì áp suất chất khí tác dụng lên thành bình chứa sẽ tăng lên hoặc giảm đi bao nhiêu lần.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về mô hình động học phân tử chất khí

Lời giải chi tiết:

1. Mô hình động học phân tử chất khí là mô hình lí thuyết.

2. a) Đúng.

b) Sai: Mô hình khí lý tưởng không phản ánh đầy đủ và chính xác tất cả các tính chất và định luật về chất khí. Mô hình khí lý tưởng là một mô hình lý thuyết đơn giản hóa giúp hiểu và phân tích hành vi của chất khí trong nhiều điều kiện. Một số điểm quan trọng mà mô hình khí lý tưởng không phản ánh chính xác: tương tác giữa các phân tử, kích thước của phân tử, va chạm không đàn hồi,...

Mặc dù mô hình khí lý tưởng không phản ánh đầy đủ tất cả các tính chất thực tế của khí, nó vẫn rất hữu ích trong việc mô tả và phân tích hành vi của khí trong nhiều điều kiện, đặc biệt là ở áp suất thấp và nhiệt độ cao. Để mô tả chính xác hơn các hiện tượng khí thực tế, mô hình khí thực (như mô hình khí Van der Waals) có thể được sử dụng, điều này tính đến các yếu tố tương tác giữa các phân tử và kích thước của chúng.

c) Đúng.

3. Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn va chạm vào thành bình theo mọi hướng nên gây áp suất lên thành bình theo mọi hướng.

4. Khi giảm thể tích bình chứa khí đi 2 lần thì mật độ phân tử khí tăng lên gấp 2 làm cho số va chạm của các phân tử khí lên thành bình tăng lên gấp 2, do đó áp suất chất khí tác dụng lên thành bình cũng tăng lên 2 lần.