Giải Câu hỏi trang 37 SGK Vật lí 12

Lời giải

a) Dùng mô hình động học phân tử để giải thích

Theo mô hình động học phân tử, chất khí gồm rất nhiều phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng, luôn chuyển động hỗn loạn không ngừng. Áp suất mà khí tác dụng lên thành bình chính là kết quả của vô số va chạm giữa các phân tử khí với thành bình: mỗi va chạm truyền cho thành bình một xung lượng, tổng hợp các va chạm trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích tạo nên áp suất.

Áp suất của khí lên thành bình phụ thuộc vào:
- Số va chạm của các phân tử lên thành bình trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị diện tích (càng nhiều va chạm thì áp suất càng lớn).
- Động lượng (tức tốc độ) của mỗi phân tử khi va chạm (phân tử chuyển động càng nhanh thì mỗi va chạm tác dụng lực càng mạnh).

Xét một khối lượng khí xác định (số phân tử khí $N$ không đổi):

- Giữ nguyên nhiệt độ: Nhiệt độ của khí tỉ lệ với động năng tịnh tiến trung bình của phân tử. Khi nhiệt độ không đổi thì động năng trung bình, do đó tốc độ trung bình của các phân tử, giữ nguyên. Vậy mỗi va chạm vẫn tác dụng lực như cũ lên thành bình.

- Giảm thể tích bình chứa: Số phân tử $N$ không đổi nhưng thể tích $V$ giảm, nên mật độ phân tử $n = \dfrac{N}{V}$ (số phân tử trong một đơn vị thể tích) tăng lên. Mật độ phân tử tăng khiến số phân tử đập vào mỗi đơn vị diện tích thành bình trong mỗi đơn vị thời gian nhiều hơn, tức là số va chạm lên thành bình tăng.

Vì tốc độ (động lượng) mỗi va chạm không đổi mà số va chạm trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian tăng, nên tổng lực do khí tác dụng lên một đơn vị diện tích thành bình tăng, nghĩa là áp suất của khí tăng (đpcm).

b) Ví dụ thực tế minh hoạ

Khi dùng bơm xe đạp (hoặc bịt kín đầu một ống tiêm có không khí rồi ấn pít-tông vào): nhiệt độ gần như không đổi, ta ấn pít-tông làm giảm thể tích phần khí bên trong. Khi đó ta cảm nhận rõ khí đẩy ngược pít-tông ra ngày càng mạnh — chứng tỏ áp suất của khí trong bơm (ống tiêm) đã tăng lên khi thể tích giảm.

Đáp số