Bài 5. Thuyết động học phân tử chất khí trang 20, 21, 22 SBT Vật lí 12 Chân trời sáng tạo

Trắc nghiệm 5.1

Đặc điểm nào sau đây không phải đặc điểm của chất khí?

A. Các phân tử chuyển động hỗn loạn, không ngừng.

B. Nhiệt độ càng cao thì các phân tử chuyển động càng nhanh.

C. Lực tương tác giữa các phân tử rất nhỏ.

D. Các phân tử sắp xếp một cách có trật tự.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về đặc điểm của chất khí

Lời giải chi tiết:

Đây là đặc điểm của chất rắn. Trong chất rắn, các phân tử sắp xếp rất gần nhau và có trật tự, tạo thành mạng tinh thể. Ngược lại, trong chất khí, các phân tử phân bố rất xa nhau và chuyển động hoàn toàn hỗn loạn, không có trật tự nào cả.

Đáp án: D

Trắc nghiệm 5.2

Chuyển động nào sau đây không được coi là chuyển động Brown?

A. Chuyển động của hạt phấn hoa trên mặt nước.

B. Chuyển động của các hạt bụi lơ lửng trong không khí khi quan sát dưới ánh nắng mặt trời vào buổi sáng.

C. Chuyển động của các hạt mực khi nhỏ các giọt mực vào nước.

D. Chuyển động của các hạt bụi nhỏ trong ống khói của nhà máy xi măng đang vận hành.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về chuyển động Brown

Lời giải chi tiết:

Khi ống khói của nhà máy xi măng vận hành, các hạt bụi nhỏ chuyển động thành dòng do hệ thống quạt hút mà không phải là chuyển động hỗn loạn.

Đáp án: D

Trắc nghiệm 5.3

Xét một khối khí chứa trong bình kín. Khi nhiệt độ tăng, áp suất khối khí trong bình tăng lên là do

A. số lượng phân tử tăng nên số va chạm vào thành bình tăng lên, làm áp suất tăng.

B. các phân tử khí chuyển động nhanh hơn, va chạm vào thành bình mạnh hơn, làm áp suất tăng.

C. khối lượng phân tử khí tăng nên va chạm với thành bình mạnh hơn, làm áp suất tăng.

D. các phân tử khí chuyển động chậm hơn, va chạm vào thành bình yếu hơn, làm áp suất tăng.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về động học phân tử của chất khí

Lời giải chi tiết:

Khi nhiệt độ trong bình tăng, tốc độ chuyển động nhiệt của các phân tử khí tăng, động lượng tăng nhanh, áp lực lên thành bình tăng làm áp suất của khối khí trong bình tăng.

Đáp án: B

Trắc nghiệm 5.4

Số phân tử oxygen chứa trong 16 g khí là

Biết khối lượng mol của oxygen là 32 g/mol.

A. 3,01.10²³.

B. 6,02.10²³.

C. 12,04. 10²³.

D. 1,51. 10²³.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về động học phân tử của chất khí

Lời giải chi tiết:

\(N = \frac{m}{M}.{N_A} = \frac{{16}}{{32}}{.6,02.10^{23}} = {3,01.10^{23}}\) (phân tử)

Đáp án: A

Trắc nghiệm 5.5

Khi lái xe dưới trời nắng nóng, nhiệt độ ngoài trời tăng cao làm cho nhiệt độ khối khí bên trong lốp xe cũng tăng theo. Điều này ảnh hưởng như thế nào đến áp suất khí trong lốp xe và cần lưu ý gì khi di chuyển?

A. Áp suất khí trong lốp xe giảm, nên cần bơm thêm khí vào lốp trước khi di chuyển.

B. Áp suất khí trong lốp xe không thay đổi vì khối lượng khí bên trong lốp không đổi.

C. Áp suất khí trong lốp xe tăng, nên kiểm tra và điều chỉnh áp suất của lốp để tránh bơm quá căng khi trời nóng.

D. Áp suất khí trong lốp xe tăng, điều này có lợi cho việc di chuyển vì giảm

ma sát.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về động học phân tử của chất khí

Lời giải chi tiết:

Khi nhiệt độ tăng, các phân tử khí bên trong lốp xe chuyển động nhanh hơn và va chạm mạnh hơn vào thành lốp, làm tăng áp suất. Do đó người lái xe cần chú ý tránh tình trạng bơm quá căng, ảnh hưởng đến tuổi thọ của lốp và an toàn khi lái xe. Kiểm tra và điều chỉnh áp suất lốp phù hợp với điều kiện nhiệt độ để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi di chuyển.

Đáp án: C

Tự luận 5.1

Phát biểu nội dung của thuyết động học phân tử chất khí. Từ đó giải thích tính dễ nén của chất khí.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về động học phân tử của chất khí

Lời giải chi tiết:

Nội dung của thuyết động học phân tử chất khí:

– Chất khí gồm tập hợp rất nhiều các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách trung bình giữa chúng.

– Các phân tử khí luôn chuyển động hỗn loạn, không ngừng. Nhiệt độ càng cao, các phân tử khí chuyển động càng nhanh.

– Trong quá trình chuyển động, các phân tử khí va chạm với thành bình chứa, gây ra áp suất lên thành bình.

Giải thích tính dễ nén của chất khí: Vì khoảng cách trung bình giữa các phân tử chất khí là rất lớn so với khoảng cách trung bình giữa các phân tử chất lỏng và chất rắn, nên giữa các phân tử có nhiều khoảng trống. Vì vậy chất khí dễ nén hơn so với chất lỏng và chất rắn.

Tự luận 5.2

Tính số phân tử nước có trong 1 g nước cất. Biết khối lượng mol của phân tử nước là 18 g/mol.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về động học phân tử của chất khí

Lời giải chi tiết:

Áp dụng công thức: \(N = \frac{m}{M}.{N_A} = \frac{1}{{18}}{.6,02.10^{23}} \approx {3,34.10^{22}}\) (phân tử)

Tự luận 5.3

Tính số phân tử oxygen có trong 1 g không khí. Biết khối lượng mol của phân tử không khí và oxygen lần lượt là 29 g/mol và 32 g/mol, tỉ lệ khối lượng của oxygen trong không khí là 21%.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về động học phân tử của chất khí

Lời giải chi tiết:

Khối lượng oxygen có trong 1 g không khí là: 0,21 g.

Số phân tử oxygen: \({N_{{O_2}}} = \frac{{{m_{{O_2}}}}}{{{M_{{O_2}}}}}.{N_A} = \frac{{0,21}}{{32}}{.6,02.10^{23}} \approx {3,95.10^{21}}\) (phân tử)

Tự luận 5.4

Quả bóng bay sau khi được bơm căng không khí đã được buộc chặt miệng. Tuy nhiên sau vài ngày, bóng bay thường bị xẹp dần (coi như nhiệt độ không đổi). Hãy giải thích hiện tượng này.

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về động học phân tử của chất khí

Lời giải chi tiết:

Không khí và vỏ bóng bay đều được cấu tạo từ các phân tử, giữa các phân tử có khoảng cách, vậy nên sau một khoảng thời gian, các phân tử khi sẽ len lỏi qua khoảng cách giữa các phân tử vỏ bóng bay thoát ra ngoài, làm cho lượng khí bên trong bóng bay giảm dần, quả bóng xẹp dần.

Tự luận 5.5

Khi kết thúc một số sự kiện (như ngày hội, kỉ niệm, khai giảng, khai trương,...), ban tổ chức thường thả các chùm bóng bay đủ màu sắc lên trời để gửi gắm các ước mơ, dự định. Các quả bóng bay này thường được bơm bằng khí nhẹ như hydrogen hoặc helium.

a) Tại sao các quả bóng bay có thể bay được lên cao?

b) Các quả bóng bay không thể bay lên cao mãi. Tuỳ theo chất liệu của vỏ quả bóng và áp suất ban đầu của khí trong bóng mà nó có thể bay đến độ cao nhất định rồi vỡ trong không trung. Độ cao này khoảng từ 400 m đến 11 km. Tại sao khi bay đến độ cao nhất định thì bóng bay bị vỡ?

c) Sau khi vỡ, các mảnh bóng bay sẽ rơi trở lại bề mặt Trái Đất. Hãy trình bày mối nguy hại tiềm ẩn của các mảnh vỡ bóng bay này với môi trường, sinh vật, an ninh và an toàn.

d) Nếu các quả bóng bay được bơm bằng hydrogen thì nó còn có nguy cơ phát nổ khi tiếp xúc với lửa, gây tai nạn bỏng cho người đứng gần. Tại sao bóng bay lại phát nổ khi tiếp xúc với lửa?

Phương pháp giải:

Vận dụng kiến thức về động học phân tử của chất khí

Lời giải chi tiết:

a) Do bóng bay được bơm bằng khí nhẹ (khí He, khí H₂) có khối lượng riêng nhỏ hơn không khí nên lực đẩy Archimedes lớn hơn trọng lực tác dụng lên nó, làm quả bóng bay lên cao.

b) Càng lên cao, không khí càng loãng (mật độ phân từ không khí giảm), áp suất khí quyển càng giảm, quả bóng càng phình to, làm lớp cao su bề mặt vỏ quả bóng bị dãn ra. Khi vượt quá giới hạn đàn hồi của lớp cao su thì quả bóng bị vỡ.

c) Các nguy hại tiềm ẩn của các mảnh vỡ bóng bay khi nó rơi trở lại bề mặt Trái Đất là:

– Gây ô nhiễm môi trường (cao su mất thời gian rất lâu để phân huỷ).

– Các động vật trên cạn và dưới nước (như cá, chim,....) có thể nhầm tưởng thức ăn và ăn phải vật liệu này, gây tắc nghẽn đường tiêu hoá hoặc ngộ độc, thậm chí chết.

– Các mảnh bóng bay rơi vào đường dây điện, có thể gây ra chập điện, cháy nổ.

– Ngoài ra, với độ cao như trên, các quả bóng bay cũng có nguy cơ gây mất an toàn cho ngành hàng không.

d) Đối với loại bóng bay được bơm bằng hydrogen, khi bị tác động bởi lửa, hydrogen trong bóng sẽ thoát ra và cháy trong không khí gây ra tiếng nổ và gây tại nạn bỏng cho người đứng gần. Ở nước ta, trong thời gian qua đã xuất hiện một số vụ tai nạn nổ bóng bay chứa hydrogen này.