Up5me
Trang chủ > Câu hỏi lẻ > atbDmQZ7lSNe

Đề bài

Một bình đựng một khối khí. Cho hằng số Boltzmann k = 1,38.10-23 J/K.

Xét tính đúng/sai của các phát biểu dưới đây:

1. Động năng trung bình của các phân tử khí chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ khối khí.
2. Khi nhiệt độ khối khí tăng thì động năng của mỗi phân tử khí đều tăng.
3. Động năng trung bình của mỗi phân tử khí ở 27 °C là 24,84.10-23J.
4. Biết thành phần chính của không khí là N2 (khối lượng mol 28 g) và O2 (khối lượng mol 32 g). Khi đó tốc độ bình phương trung bình (\(\overrightarrow {{v^2}} \)) của các phân tử Ng lớn hơn tốc độ bình phương trung bình của các phân tử O2.
Đáp án đúng: 1S, 2S, 3Đ, 4Đ

Xem lời giải

Phương pháp giải

Lời giải chi tiết

1. Đúng. Động năng trung bình của mỗi phân tử khí ở nhiệt độ tuyệt đối T là:

$$\bar{E}_k = \dfrac{3}{2}kT$$

Do đó, động năng trung bình chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của khối khí.

2. Sai. Khi nhiệt độ khối khí tăng thì động năng trung bình của các phân tử khí tăng. Tuy nhiên, động năng của mỗi phân tử có thể tăng hoặc giảm phụ thuộc vào va chạm giữa các phân tử.

3. Sai. Với nhiệt độ 27°C tương ứng với 300 K (do K = 27 + 273), động năng trung bình là:

$$\bar{E}_k = \frac{3}{2}kT = \frac{3}{2} \times 1,38 \times 10^{-23} \times 300$$

Tính toán cho ra:

$$\bar{E}_k = 6,21 \times 10^{-21} \text{ J}$$

(Lưu ý: Đáp số đưa ra trong câu hỏi là $24,84 \times 10^{-23}$ J, có thể do lỗi nhập liệu).

4. Sai. Tốc độ bình phương trung bình của các phân tử khí được tính theo công thức:

$$\overline{v^2} = \dfrac{3kT}{m}$$

với m là khối lượng của một phân tử. Khí N2 và O2 có khối lượng mol là 28 g/mol và 32 g/mol, tương ứng với khối lượng phân tử m lần lượt là $\frac{28}{A}$ và $\frac{32}{A}$ với $A$ là số Avogadro. Mà $\frac{1}{28} > \frac{1}{32}$, nên

$$\overline{v^2}_{\text{N}_2} > \overline{v^2}_{\text{O}_2}$$

Từ đó, tốc độ bình phương trung bình của các phân tử N2 lớn hơn của O2.

Kết luận:

  • Câu 1: Đúng
  • Câu 2: Sai
  • Câu 3: Sai
  • Câu 4: Sai (ngược lại với kết luận ban đầu)

Chú ý khi giải

  • Động năng trung bình chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ, không phụ thuộc vào loại phân tử hay áp suất.
  • Phân tử trong chất khí có chuyển động ngẫu nhiên, nên dù nhiệt độ tăng, một số phân tử có thể giảm động năng.
  • Cần nhớ rằng nhiệt độ tuyệt đối T được tính bằng cách cộng thêm 273 vào giá trị độ C.
  • Đối với các khí có cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất, khí có khối lượng phân tử nhỏ hơn sẽ có tốc độ lớn hơn.