Đáp án Vật lí 12 chân trời Bài 5: Thuyết động học phân tử chất khí

CHƯƠNG 2: KHÍ LÍ TƯỞNG

BÀI 5. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Đệm hơi cứu hạn (Hình 5.1) là một thiết bị không thể thiếu trong lĩnh vực phòng cháy chữa cháy dùng để giải cứu nhanh chóng các nạn nhân trong trường hợp họ phải nhảy từ trên tầng cao xuống đất trong các vụ cháy nhà cao tầng hoặc động đất xảy ra. Đệm hơi là một tấm đệm được bơm đầy khí bên trong. Nhờ tính chất nào mà đệm hơi có thể giúp giảm chấn thương cho các nạn nhân trong tình huống này?

Hướng dẫn chi tiết:

Tính chất giúp đệm hơi có thể giảm chấn thương cho nạn nhân là tính đàn hồi. Khi tiếp xúc với người, đệm bị nén lại, sau đó sẽ bật trở lại, giúp giảm tốc độ của nạn nhân một cách từ từ. 

+ Điều này giúp giảm nguy cơ chấn thương do va đập mạnh với mặt đất.

+ Kéo dài thời gian va chạm: Khi nạn nhân nhảy xuống từ trên cao, đệm hơi sẽ giảm tốc độ va chạm của họ với mặt đất, do đó lực tác động lên cơ thể nạn nhân cũng sẽ giảm đi đáng kể.

+ Phân tán lực va chạm: diện tích tiếp xúc rộng của đệm hơi sẽ giúp phân tán lực va chạm lên toàn bộ cơ thể nạn nhân thay vì tập trung vào một điểm nào đó.

+ Đệm hơi tạo ra một lớp đệm mềm nên khi nạn nhân va chạm sẽ hạn chế được tổn thương,

1. CHUYỂN ĐỘNG BROWN

Thảo luận 1: Nguyên nhân nào gây ra chuyển động Brown?

Hướng dẫn chi tiết:

Nguyên nhân gây ra chuyển động Brown là do sự va đập của các phân tử chất lỏng hoặc chất khí với các hạt lơ lửng.

Bởi vì: Các phân tử chất lỏng hoặc chất khí luôn chuyển động hỗn loạn. Khi các phân tử này va chạm với các hạt lơ lửng, chúng sẽ truyền một phần năng lượng cho các hạt này. Các hạt lơ lửng có kích thước nhỏ và khối lượng nhỏ nên sẽ bị đẩy đi theo các hướng ngẫu nhiên. Do đó khi va chạm liên tục thì các hạt lơ lửng chuyển động hỗn loạn không ngừng. 

Luyện tập: Ta có thể quan sát được chuyển động Brown đối với các hạt có kích thước và khối lượng lớn hơn nhiều so với hạt phấn hoa không? Tại sao?

Hướng dẫn chi tiết:

Có thể quan sát được chuyển động Brown đối với các hạt có kích thước và khối lượng lớn hơn hạt phấn hoa, tuy nhiên sẽ khó khăn hơn. 

Bởi vì:

+ Hạt càng lớn thì trọng lượng càng lớn, càng khó chuyển động.

+ Khi quan sát trong kính hiển vi, khả năng phân biệt chuyển động của các hạt lớn hơn sẽ giảm đi khi độ nhạy không cao

2. CHẤT KHÍ

Thảo luận 2: Căn cứ nội dung bài 1 và quan sát trong thực tế, hãy nêu các tính chất của chất khí.

Hướng dẫn chi tiết:

Các tính chất của chất khí là:

+  có hình dạng và thể tích của bình chứa nó

+ có khối lượng riêng nhỏ hơn nhiều so với chất lỏng và chất rắn

+ dễ bị nén

+ gây ra áp suất lên thành bình chứa nó. Khi nhiệt độ tăng, áp suất khí tác dụng lên thành bình tăng.

Luyện tập: Đệm hơi cứu nạn trong Hình 5.1 là ứng dụng các tính chất nào của chất khí? Giải thích tác dụng cứu nạn của đệm hơi đối với người bị nạn rơi từ trên cao xuống.

Hướng dẫn chi tiết:

Đệm hơi cứu nạn trong Hình 5.1 là ứng dụng tính chất dễ bị nén, dễ dãn nở của chất khí.

Tác dụng cứu nạn của đệm hơi: Khi cơ thể người rơi xuống đệm hơi tức là đang tác động một lực lên chất khí chứa bên trong đệm, đệm sẽ bị nén, sau đó bật trở lại, giúp hạn chế tối đa tiếp xúc giữa nạn nhân với mặt đất và giảm tốc độ của người bị nạn một cách từ từ, giảm nguy cơ chấn thương.

2. THUYẾT ĐỘNG HỌC PHÂN TỬ CHẤT KHÍ

Thảo luận 3: Từ mô hình động học phân tử (ở bài 1) và tính chất khí, thảo luận để đưa ra các đặc điểm của các phân tử chất khí về:

a) Khoảng cách giữa các phân tử chất khí (so với chất rắn và chất lỏng)

b) Nguyên nhân gây ra áp suất chất khí.

Hướng dẫn chi tiết:

a) Khoảng cách giữa các phân tử chất khí lớn hơn nhiều so với chất rắn và chất lỏng.

b) Nguyên nhân gây ra áp suất chất khí: 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.

Luyện tập:

- Trong quá trình bơm xe đạp, khi lốp xe đã gần căng, càng về cuối của mỗi lần bơm ta càng thấy khó nén pit-tông xuống. Hãy giải thích.

Hướng dẫn chi tiết:

Hiện tượng khó nén pit- tông khi bơm xe đạp gần căng là do sự gia tăng áp suất khí trong lốp xe. Khi ta bơm xe, pit-tông di chuyển xuống, giảm thể tích của khí trong lốp. 

Theo định luật Boyle, khi thể tích khí giảm, áp suất khí sẽ tăng. Khi áp suất khí trong lốp đạt đến mức đủ cao, nó sẽ chống lại lực tác động của pit-tông. Do đó, ta càng về cuối của mỗi lần bơm, ta càng khó nén pit-tông xuống hơn.

- Khi sản xuất vỏ bình chứa khí gas, khí oxygen, các nhà sản xuất thường sử dụng vật liệu là thép không gỉ hoặc nhôm có bề dày đủ lớn để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng. Hãy giải thích điều này.

Hướng dẫn chi tiết:

Theo định luật Boyle, khi áp suất khí tăng, lực tác động lên thành bình cũng tăng. Lực này có thể làm biến dạng hoặc nứt vỡ bình nếu bình không đủ dày. Do đó, các nhà sản xuất thường sử dụng vật liệu thép không gỉ hoặc nhôm có bề dày đủ lớn để đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng. Còn một số lí do khác như:

+ Khả năng chịu áp lực cao: vật liệu trên đáp ứng được yeu cầu về độ an toàn khi chứa các khí có áp suất lớn

--------------------------------------

-------------Còn tiếp------------