Giải Câu hỏi trang 44 SGK Vật lí 12

Lời giải

Lập bảng tính $T$ và $\dfrac{V}{T}$

Nhiệt độ tuyệt đối tính theo công thức $T = t + 273$ (K), còn tỉ số $\dfrac{V}{T}$ được tính trực tiếp từ số liệu:

| Lần | $t$ (°C) | $T$ (K) | $V$ (mL) | $\dfrac{V}{T}$ (mL/K) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 24,5 | 297,5 | 30 | $\dfrac{30}{297,5}\approx 0,1008$ |
| 2 | 0,5 | 273,5 | 27 | $\dfrac{27}{273,5}\approx 0,0987$ |
| 3 | 41,5 | 314,5 | 33 | $\dfrac{33}{314,5}\approx 0,1049$ |
| 4 | 59,3 | 332,3 | 35 | $\dfrac{35}{332,3}\approx 0,1053$ |

Vẽ đồ thị $V$ – $T$

Biểu diễn các điểm $(273,5;\,27)$, $(297,5;\,30)$, $(314,5;\,33)$, $(332,3;\,35)$ lên hệ trục với trục hoành là $T$ (K), trục tung là $V$ (mL). Các điểm nằm gần như trên một đường thẳng đi lên; nếu kéo dài đường thẳng này về phía $T$ nhỏ thì nó hướng về gốc tọa độ $O$. Đây chính là dạng đồ thị của quá trình đẳng áp (đường đẳng áp trong hệ tọa độ $V$ – $T$).

a) Kết quả thí nghiệm có phù hợp với định luật Charles không?

Theo định luật Charles, trong quá trình đẳng áp thì thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối, tức là:
$$\frac{V}{T} = \text{hằng số}.$$
Từ bảng trên, các giá trị $\dfrac{V}{T}$ ở bốn lần thí nghiệm đều xấp xỉ bằng nhau (khoảng $0,10$ mL/K). Sự chênh lệch nhỏ giữa các giá trị là do sai số của phép đo. Đồng thời đồ thị $V$ – $T$ là một đường thẳng (có xu hướng đi qua gốc tọa độ khi kéo dài).

Vậy kết quả thí nghiệm phù hợp với định luật Charles.

b) Vì sao có thể coi quá trình là đẳng áp?

Trong thí nghiệm, khối khí được giữ trong xi lanh có pít-tông (hoặc ống chứa) thông với khí quyển và pít-tông dịch chuyển tự do. Do đó áp suất của khí trong bình luôn cân bằng với áp suất khí quyển bên ngoài. Vì áp suất khí quyển trong suốt thời gian làm thí nghiệm coi như không đổi nên áp suất của khối khí cũng không đổi.

Khí biến đổi trạng thái (thể tích thay đổi theo nhiệt độ) trong khi áp suất giữ không đổi, nên có thể coi đây là quá trình đẳng áp.

Đáp số