Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10: tại đây
- Giải Vật Lí Lớp 10
- Sách Giáo Khoa Vật Lý 10
- Giải Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 10
- Sách giáo khoa vật lý 10 nâng cao
- Sách Giáo Viên Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10
- Sách Bài Tập Vật Lí Lớp 10 Nâng Cao
Giải Bài Tập Vật Lí 10 – Bài 56: Sự hóa hơi và sự ngưng tụ (Nâng Cao) giúp HS giải bài tập, nâng cao khả năng tư duy trừu tượng, khái quát, cũng như định lượng trong việc hình thành các khái niệm và định luật vật lí:
Câu c1 (trang 271 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Tốc độ bay hơi phụ thuộc vào những yếu tố nào?
Lời giải:
Tốc độ bay hơi phụ thuộc vào: nhiệt độ chất lỏng, diện tích mặt thoáng, bản chất chất lỏng, gió thổi.
Câu c2 (trang 274 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Giải tích tại sao không thể hóa lỏng các khí oxi, nitơ, hiđro bằng cách nén chúng ở nhiệt độ phòng?
Lời giải:
Vì các nhiệt độ tới hạn của các khí trên đều nhỏ hơn rất nhiều so với nhiệt độ phòng.
Câu c3 (trang 276 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Giải thích tại sao ta thường thấy sương động trên ngọn cỏ, lá cây vào buổi sáng sớm trời lạnh?
Lời giải:
Vì khi ban đêm nhiệt độ không khí hạ xuống bằng hoặc dưới điển sương. Hơi nước trong không khí ngưng tụ lại thành những giọt rất nhỏ gọi là giọt sương.
Câu 1 (trang 278 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Phân biệt sự bay hơi và sự sôi.
Lời giải:
– Sự bay hơi là quá trình hoá hơi xảy ra ở mặt thoáng của chất lỏng. Các phân tử của chất lỏng chuyển động vì nhiệt, một số phần tử ngẫu nhiên có vận tốc lớn hơn vận tốc trung bình và đủ lớn để thắng được lực hút tác dụng lên nó, hướng về phía trong chất lỏng. Do có vận tốc lớn và hướng ra ngoài, những phần tử ấy sẽ đi qua mặt thoáng, ra ngoài chất lỏng và trở thành phần tử hơi của chính chất ấy. Đó là quá trình bay hơi.
– Sự sôi là một sự bay hơi đặc biệt. Trong suốt thời gian sôi, nước vừa bay hơi vào các bọt khí vừa bay hơi trên mặt thoáng. Trong suốt thời gian sôi, nhiệt độ của nước không thay đổi.
– Sự bay hơi có thể xảy ra ở nhiệt độ bất kỳ, còn sự sôi chỉ xảy ra tại một nhiệt độ nhất định tùy theo chất lỏng.
Câu 2 (trang 278 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Trạng thái cân bằng động giữa hơi bão hòa và khối lỏng là trạng thái như thế nào?
Lời giải:
Trạng thái cân bằng động giữa hơi bão hòa và khối lỏng là trạng thái mà tốc độ ngưng tụ của các phân tử bằng tốc độ bay hơi, khi đó quá trình ngưng tụ – bay hơi đạt trạng thái cân bằng động: mật độ phân tử hơi chất lỏng không tăng nữa và hơi trên mặt thoáng khi đó gọi là hơi bão hòa.
Áp suất hơi bão hòa khi đó không phụ thuộc thể tích và không tuân theo định luật Boyle – Marriotte, nó chỉ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng.
Câu 3 (trang 278 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Tại sao áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích? Nó phụ thuộc vào nhiệt độ như thế nào?
Lời giải:
* Áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích hơi, vì:
+ Nếu tăng thể tích, tốc độ bay hơi lập tức tăng dẫn đến mật độ phân tử hơi tăng đến khi tốc độ bay hơi lại cân bằng tốc độ ngưng tụ áp suất hơi lập tức bão hòa như ban đầu.
+ Nếu giảm thể tích, áp suất hơi bão hòa tức thời tăng lên, tốc độ ngưng tụ tăng, tốc độ bay hơi giảm dẫn đến trạng thái cân bằng lại được thiết lập và áp suất hơi bão hòa trở về vị trí số ban đầu.
+ Khi nhiệt độ tăng, tốc độ bay hơi tăng đạt đến trạng thái cân bằng với tốc độ ngưng tụ ở mức cao hơn, làm cho áp suất bão hòa có trị số cao hơn trị số ban đầu.
* Sự phụ thuộc của áp suất hơi bão hòa vào nhiệt độ:
+ Với cùng một chất lỏng, áp suất hơi bão hòa phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng lên thì áp suất hơi bão hòa cũng tăng.
+ Ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các chất lỏng khác nhau là khác nhau.
Câu 4 (trang 278 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Nêu ý nghĩa của nhiệt độ sôi tới hạn.
Lời giải:
* Nhiệt độ tới hạn: Đối với mỗi chất khí hay hơi tồn tại một nhiệt độ gọi là nhiệt độ tới hạn. Ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ này thì không thể hóa lỏng khí hay hơi bằng cách nén.
Bài 1 (trang 278 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Dùng ẩm kế khô-ướt để đo độ ẩm tỉ đối của không khí. Nhiệt kế khô chỉ 24℃,hiệu nhiệt độ giữa hai nhiệt kế là 4℃. Độ ẩm tỉ đối của không khí là bao nhiêu?
A. 77%
B. 70%
C. 67%
D. 61%
Lời giải:
Chọn C
Khi nhiệt kế khô chỉ 24℃ thì nhiệt kế ướt chỉ 20℃ và hiệu nhiệt độ giữa hai nhiệt kế là 4℃
Tra bảng 6- trang 278 SGK ta thấy độ ẩm tỉ đối là 67%
Bài 2 (trang 278 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Không gian trong xilanh ở bên dưới pittong có thể tích V0 = 5,0 l chứa hơi nước bão hòa ở nhiệt độ t = 100oC. Nén hơi đẳng nhiệt đến thể tích V = 1,6 l. Tìm khối lượng nước ngưng tụ (có thể áp dụng phương trình Cla-pê-rôn-Men-đê-lê-ép cho hơi bão hòa).
Lời giải:
Ta có: t = 100oC = 373 K = const
Khi nén đẳng nhiệt áp suất hơi tăng vượt áp suất hơi bão hòa nên hơi ngưng tụ cho tới khi lại có áp suất p = 1,013.105 Pa.
Phần thể tích đã ngưng tụ là V = 5,0 – 1,6 = 3,4 (l)
Áp dụng phương trình Cla-pê-rôn-Men-đê-lê-ép cho hơi bão hòa, ta được:
Bài 3 (trang 279 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Để xác định nhiệt hóa hơi của nước, người ta làm thí nghiệm sau: Đưa 10g hơi nước ở nhiệt độ 100oC vào một nhiệt lượng kế chứa 290g nước ở 20oC. Nhiệt độ cuối của hệ là 40oC. Hãy tính nhiệt hóa hơi của nước, cho biết nhiệt dung của nhiệt lượng kế là 46 J/độ, nhiệt dung riêng của nước là 4,18 J/g.độ
Lời giải:
Nhiệt lượng tỏa ra gồm hai phần: Nhiệt hóa hơi của 10g hơi nước và nhiệt tỏa ra khi 10g nước nguội từ 100oC tới 40oC:
Qtỏa = Q1 + Q2 = m1.L + m1.C.(t1 – t)
= 0,01.L + 0,01.4180.(100 – 40) = 0,01.L + 2508 (J)
Nhiệt lượng thu cũng gồm 2 phần:
+ Nhiệt lượng thu vào để 290g nước 20oC nóng lên 40oC.
+ Nhiệt lượng thu vào để nhiệt lượng kế 20oC nóng lên 40oC.
Qthu = Q′1 + Q′2 = (m2.c + C′).(t – t2)
= (0,290.4180 + 46).(40 – 20) = 25164 (J).
Ta có phương trình cân bằng nhiệt: Qthu = Qtỏa
↔ 25164 = 0,01.L + 2508
→ L = 2265600 (J) ≈ 2,27.106 J
Bài 4 (trang 279 sgk Vật Lý 10 nâng cao): Nhiệt độ của không khí là 30oC. Độ ẩm tỉ đối là 64%. Hãy xác định độ ẩm tuyệt đối và độ sương. Ghi chú: tính các độ ẩm theo áp suất riêng phần.
Bảng 1
| toC | ρbh (mmHg) | ρ (10-3kg/m3) |
|
5 0 5 10 15 20 25 30 50 80 100 |
3,0 4,6 6,5 9,2 12,8 17,5 23,8 31,8 91,5 355,1 760,0 |
3,2 4,8 6,8 9,4 12,8 17,3 23,0 30,3 83,0 293,0 598,0 |
Lời giải:
Vì độ ẩm cực đại A bằng áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí. Tra bảng 1 trang 273 SGK ta được:
Ở 30oC áp suất hơi nước bão hòa (áp suất riêng phần): 31,8mmHg.
Áp dụng công thức: f = a/A.
⇒ a = f.A = 0,64.31,8 = 20,3mmHg.
Vậy độ ẩm tuyệt đối a = 20,3mmHg.
Từ bảng 1 ta thấy:
Ở 20oC thì ρbh = 17,5mmHg.
Ở 25oC thì ρbh = 23,8mmHg.
Ở nhiệt độ ts (điểm sương) thì ρbh = 20,3mmHg.
Coi độ tăng Δa tỉ lệ thuận với độ tăng của nhiệt độ. Ta được:
