Bài 30: Quá trình đẳng tích và định luật Sác-lơ

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Quá trình đẳng tích.

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

2.2. Định luật Sác –lơ.

2.2.1. Thí nghiệm.

  • 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 ta được kết quả :

Áp suất p

\({\left( {{{10}^5}Pa} \right)}\)

Nhiệt độ T

\(\left( {^0K} \right)\)

 \(\frac{p}{T}(\frac{{Pa}}{{^0K}})\)

 

1,2 298 402,7
1,3 323 402,5
1,4 348 402,3
1,5 373 402,1

2.2.2. Định luật Sác-Lơ

a. Phát biểu

  • Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối

b. Hệ thức

\(\frac{p}{T}\) = hằng số

Gọi \({p_1},{T_1}\) là áp suất và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 1, gọi \({p_2},{T_2}\) là áp suất và nhiệt độ tuyệt đối ở trạng thái 2

\(\frac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \frac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\)

2.3. Đường đẳng tích.

  • Đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất của một lượng khí theo nhiệt độ khi thể tích không đổi gọi là đường đẳng tích.
  • Dạng đường đẳng tích :

  • Trong hệ toạ độ OpT đường đẳng tích là đường thẳng kéo dài đi qua góc toạ độ.
  • Ứng với các thể tích khác nhau của cùng một khối lượng khí ta có những đường đẳng tích khác nhau. Đường ở trên ứng với thể tích nhỏ hơn

Bài tập minh họa



Bài 1:

Một bình chứa một lượng khí ở nhiệt độ 300C và áp suất 2 bar. (1bar = 105 Pa). Hỏi phải tăng nhiệt độ lên tới bao nhiêu độ để áp suất tăng gấp đôi ?

Hướng dẫn giải

  • Trạng thái 1: \({T_1} = 273 + 30 = 303K;{p_1} = 2bar\)
  • Trạng thái 2: \({T_2} = ?;{p_2} = 2{p_1}\)
  • Áp dụng định luật Sác-lơ cho quá trình biến đổi đẳng tích, ta có:

 =  ⇒ T2 =  =  = 2T1 = 606 K

Bài 2:

Một chiếc lốp ô tô chứa không khí có áp suất 5 bar và nhiệt độ 250C. Khi xe chạy nhanh, lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ không khí trong lốp tăng lên tới 500C. Tính áp suất của không khí trong lốp xe lúc này.

Hướng dẫn giải

  • Trạng thái 1: \(T_1 = 273 + 25 = 298 K\) ;   \(p_1 = 5 bar\)
  • Trạng thái 2: \(T_2 = 273 + 50 = 323 K\);    \(p_2 = ?\)
  • Thể tích của lốp xe không đổi:

 = \(\frac{p_{2}}{T_{2}}\Rightarrow p_2 =\)   = 

⇒ \({p_2} = 5,42{\rm{ }}bar\)