Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Khí lí tưởng (Vật lý Lớp 12)

Van an toàn là thiết bị đảm bảo áp suất trong hệ thống không vượt ngưỡng cho phép. Một bình chứa khí lí tưởng, được lắp một van an toàn như hình vẽ. Van an toàn gồm một xi lanh có thể tích nhỏ so với dung tích của bình, trong xi lanh có một pit-tông mỏng có tiết diện $S$ được giữ bằng một lò xo có độ cứng $k$. Ban đầu lò xo ở trạng thái tự nhiên, pit-tông cách lỗ thoát khí một đoạn $\ell$, thể tích của phần khí trong bình ở trạng thái này là $V$ (bao gồm cả phần khí trong xilanh). Biết áp suất khí quyển là $p_0$, nhiệt độ tuyệt đối ban đầu của khối khí là $T_0$. Bỏ qua ma sát giữa pit-tông và thành xi lanh. Nung nóng khí trong bình tới nhiệt độ tuyệt đối $T$ thì van an toàn bắt đầu mở. Coi rằng trong suốt quá trình nung nóng khối khí vẫn thỏa mãn điều kiện của khí lí tưởng.

Trong thực tế, áp suất không khí trong lốp xe thường được đo bằng đơn vị PSI (Pounds per Square Inch). Đây là thông số quan trọng giúp đảm bảo an toàn khi vận hành. Khi đứng yên, một lốp sau của xe ôtô chứa không khí (coi như khí lý tưởng) ở áp suất 30 Psi ở nhiệt độ $27^{\circ }\mathrm{C}$. Khi xe chạy nhanh, làm nhiệt độ không khí trong lốp tăng đến $67^{\circ }\mathrm{C}$; đồng thời thể tích lốp tăng 0,5\% so với ban đầu. Biết rằng, trong quá trình xe chạy nhanh, khối lượng không khí trong lốp được coi là không đổi. Tính áp suất mới của khí trong lốp theo đơn vị Psi (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười).

Trong một tình huống sản xuất thực tế, máy nén bơm liên tục ở công suất cao vào bình chứa (vẫn đang chứa khí ban đầu ở 1 atm, $27^{\circ }\mathrm{C}$). Việc nén nhanh khiến khối khí trong bình không kịp tản nhiệt, làm nhiệt độ toàn bộ không khí trong bình tăng lên và đạt mức $87^{\circ }\mathrm{C}$. Bình chứa được trang bị một van an toàn tự động, van này sẽ lập tức bật mở xả khí khi áp suất chạm ngưỡng 12 atm. Để van an toàn bắt đầu bật mở, máy nén phải thực hiện ít nhất bao nhiêu chu trình nén (làm tròn kết quả đến chữ số hàng đơn vị)?

Ở chế độ bảo dưỡng, máy nén hoạt động rất chậm nên nhiệt độ khí trong bình chứa được hệ thống tản nhiệt giữ không đổi bằng đúng nhiệt độ khí quyển ($27^{\circ }\mathrm{C}$). Sau khi máy nén thực hiện trọn vẹn 75 chu trình nén, áp suất khí trong bình chứa lúc này đạt mức bao nhiêu atm (làm tròn kết quả đến 1 chữ số sau dấu phẩy thập phân)?

Nếu ban đầu cylinder II chứa 1,0 lít khí nitrogen dưới áp suất $p_2=1,0\cdot 10^5$ Pa. Sau khi mở van thì áp suất thu được là $y\cdot 10^5$ Pa. Biết hai khí cùng nhiệt độ và không tác dụng hóa học với nhau. Tìm $y$.

Phương trình trạng thái của khí lí tưởng $\frac{p\cdot V}{T}=$ hằng số áp dụng cho đối tượng nào dưới đây?

Ở nhiệt độ $0^{\circ }\mathrm{C}$ và áp suất 1 atm (điều kiện tiêu chuẩn), 1 mol khí lí tưởng chiếm thể tích xấp xỉ là

Một khối khí lí tưởng có áp suất 2 atm và thể tích 6 lít ở nhiệt độ $27^{\circ }\mathrm{C}$. Nếu chuyển sang trạng thái có áp suất 4 atm và nhiệt độ $327^{\circ }\mathrm{C}$ thì thể tích mới của khối khí là

Hằng số khí lí tưởng $R$ trong phương trình $p\cdot V=n\cdot R\cdot T$ có giá trị xấp xỉ bằng

Trong quá trình hít vào, cơ hoành và cơ liên sườn của một người co lại, mở rộng khoang ngực và hạ thấp áp suất không khí bên trong để không khí đi vào qua miệng, mũi đến phổi. Giả sử phổi của một người chứa 5500 ml không khí ở áp suất bằng áp suất khí quyển $1,01\cdot 10^5$ Pa và nhiệt độ $37^{\circ }\mathrm{C}$ (xem như không đổi). Cho $N_A=6,02\cdot 10^{23}$ phân tử/mol.

Một học sinh tiến hành bố trí và lắp đặt các dụng cụ thí nghiệm như hình bên (tên các dụng cụ được ghi trên hình vẽ) để khảo sát các thông số trạng thái của khí lí tưởng. Giả thiết lượng khí bên trong xilanh và bình là khí lí tưởng.

Biết không khí trong môi trường sống có nhiệt độ $0^{\circ }\mathrm{C}$ và thể tích mol $22,4$ lít/mol, thể tích không khí mà vận động viên hít vào khi hít sâu là $2,73$ lít. Nhiệt độ phổi của vận động viên luôn ở mức $37^{\circ }\mathrm{C}$. Khi hít vào, không khí được đẩy vào phổi có nhiệt độ $37^{\circ }\mathrm{C}$ sau khi qua mũi, họng, đồng thời nhanh chóng đạt được sự cân bằng áp suất bên trong và bên ngoài. Biết chênh lệch áp suất của không khí bên trong và bên ngoài phổi tối đa mà vận động viên chịu được là 150 mmHg.

Mối quan hệ giữa hằng số chất khí $R$, hằng số Boltzmann $k$ và số Avogadro $N_A$ là

Khi một lượng khí lí tưởng nhất định thay đổi trạng thái thì sự thay đổi các đại lượng áp suất $p$, thể tích $V$ và nhiệt độ $T$ của nó không thể là

Hai bình chứa khí lí tưởng ở cùng nhiệt độ. Bình B có dung tích gấp đôi bình A, có số phân tử bằng nửa số phân tử trong bình A. Áp suất khí trong bình B so với áp suất khí trong bình A thì

Ngày 25/2/2025, người này leo lên đỉnh Fansipan cao 3143 m và đo được nhiệt độ là -8 ℃, biết rằng mỗi khi lên cao thêm 10 m thì áp suất khí quyển giảm 1 mmHg. Thể tích không khí mà người này phải hít vào trong mỗi nhịp thở tại đỉnh Fansipan là bao nhiêu lít (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần chục)?

Khi ở điều kiện tiêu chuẩn, thể tích không khí mà người này hít vào trong mỗi nhịp thở là bao nhiêu lít (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần chục)?

Chạy bộ vào mỗi buổi sáng là hoạt động luyện tập rất tốt cho sức khỏe. Trung bình, một người khi chạy bộ sẽ cần hít vào một lượng khí xác định trong mỗi nhịp thở. Giả sử ở điều kiện tiêu chuẩn (áp suất $1,013\cdot 10^5$ Pa và nhiệt độ $0^{\circ }$C), khối lượng không khí hít vào mỗi nhịp thở là $1$ g. Biết khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn là $1,29$ kg/m${}^3$ và coi khối lượng không khí hít vào trong mỗi nhịp thở là bằng nhau. Tính thể tích không khí cần hít vào trong mỗi nhịp thở khi người đó chạy bộ ở nơi có áp suất $100$ kPa và nhiệt độ $20^{\circ }$C theo đơn vị mL (Kết quả làm tròn đến hàng đơn vị). Đáp án: $\underline{\acute{a}dsadsadd}$

Một quả bóng thám không chứa $100$ cm${}^3$ khí helium ở áp suất $10^5$ Pa và nhiệt độ $27^{\circ }$C. Khi quả bóng bay lên đến độ cao mà áp suất khí quyển chỉ còn $0,5\cdot 10^5$ Pa và nhiệt độ giảm xuống còn $-23^{\circ }$C, thể tích của quả bóng lúc này là