Đề cương ôn tập học kỳ II môn Vật lí 10

CHƯƠNG IV: CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN 

I. ĐỘNG LƯỢNG. ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG

1.Động lượng

Động lượng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc  là đại lượng được xác định bởi công thức:  \(\overrightarrow p  = m\overrightarrow v \) (\(\overrightarrow p \) cùng hướng với \(\overrightarrow v \) )

Về độ lớn: p =  mv 

Trong đó: p: động lượng (kg.m/s)

m: là khối lượng (kg)

v là vận tốc(m/s)

2. Hệ cô lập (Hệ kín)

Hệ nhiều vật được coi là cô lập nếu hệ không chịu tác dụng của ngoại lực hoặc nếu có các ngoại lực thì chúng phải cân bằng nhau.

3. Định luật bảo toàn động lượng

Định luật: Vectơ tổng động lượng của hệ cô lập được bảo toàn: \(\overrightarrow {{p_t}}  = \overrightarrow {{p_s}} \)

Trong đó:

\(\overrightarrow {{p_t}} \) : tổng động lượng của hệ trước tương tác

\(\overrightarrow {{p_s}} \) : tổng động lượng của hệ sau tương tác.

* Tương tác giữa 2 vật trong hệ kín:

Xét 2 viên bi cùng chuyển động trên mặt phẳng ngang không ma sát và va chạm nhau.

- Nếu hệ có 2 vật: 

\({\overrightarrow p _1} + {\overrightarrow p _2} \)\(= {\overrightarrow p' _1} + {\overrightarrow p' _2} \)

hay \({m_1}\overrightarrow {{v_1}}  + {m_2}\overrightarrow {{v_2}} \) \(= {m_1}\overrightarrow {{v'_1}}  + {m_2}\overrightarrow {{v'_2}} \)

Trong đó:

m₁,m₂ : khối lượng của các vật (kg)

v₁,v₂ : vật tốc của các vật trước va chạm (m/s)

4. Cách phát biểu khác của định luật II Niu-tơn

Độ biến thiên động lượng của một vật trong một khoảng thời gian nào đó bằng xung lượng của tổng các lực tác dụng  lên vật trong khoảng thời gian đó.

Biểu thức : \(\Delta \overrightarrow p  = \overrightarrow F \Delta t\)                    

hoặc: \(m{\overrightarrow v _2} - m{\overrightarrow v _1} = \overrightarrow F \Delta t\)

Trong đó :    

m: khối lượng (kg)

v₁,v₂ : vận tốc của vật(m/s)

F : ngoại lực tác tác dụng vào vật (N)

∆t: thời gian ngoại lực tác dụng vào vật

5. Va chạm mềm

Là loại va chạm mà sau va chạm hai vật dính vào nhau cùng chuyển động với vận tốc \(\vec V\)

Áp dụng ĐLBT động lượng: 

\({m_1}{\overrightarrow v _1} + {m_2}{\overrightarrow v _2} = ({m_1} + {m_2})\overrightarrow v \)

 \(m{ _1}{v_1} + {m_2}{v_2} = ({m_1} + {m_2})v\)

Suy ra: \(v = \dfrac{{{m_1}{v_1} + {m_2}{v_2}}}{{{m_1} + {m_2}}}\)

Trong đó:    

v₁, v₂: vận tốc 2 vật trước va chạm (m/s)

v: vận tốc 2 vật sau va chạm (m/s) 

6. Chuyển động bằng phản lực: 

Biểu thức: \(m\overrightarrow v  + M\overrightarrow V  = 0 \Leftrightarrow \overrightarrow V  = \dfrac{m}{M}\overrightarrow v \)

Trong đó: m,v: khối lượng khí phụt ra với vận tốc v

M,V: khối lượng M của tên lửa chuyển động với vận tốc V sau khi đã phụt khí.

II. Công  và công suất

1.Công

Biểu thức: \(A = F.s.\cos \alpha \)

Trong đó: F: lực tác dụng vào vật

\(\alpha \) : góc tạo bởi lực F và phương chuyển dời

s: chiều dài quãng đường chuyển động

2. Công suất:

- Khái niệm: Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.

- Biểu thức: 

\(P = \dfrac{A}{t}\left( {\rm{W}} \right)\) với t là thời gian thực hiện công (s) 

III. Cơ năng

1.Động năng

- Định nghĩa: Động năng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức:

\({{\rm{W}}_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)

Trong đó: m: khối lượng (kg)

v: vận tốc (m/s)

\({{\rm{W}}_d}\): động năng (J)

-Định lí động năng:

 \(\begin{array}{l}{W_{{d_2}}} - {W_{{d_1}}} = A\\ \Leftrightarrow \dfrac{1}{2}mv_2^2 - \dfrac{1}{2}mv_1^2 = A\end{array}\)

Trong đó:

v₁: vận tốc lúc đầu (m/s)

v₂: vận tốc lúc sau (m/s)

2. Thế năng:

* Thế năng trọng trường:

- Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trong trường .

\({W_t} = mgh\)

Trong đó: m: khối lượng của vật (kg)

h: độ cao của vật so với gốc thế năng (m)

g =9,8 (m/s²): gia tốc 

- Định lí thế năng: \(A = \Delta W = {W_{{t_1}}} - {W_{{t_2}}}\)

* Thế năng đàn hồi:

\({W_t} = \dfrac{1}{2}k{\left( {\Delta l} \right)^2}\)

Trong đó: \({W_t}\): thế năng đàn hồi (J)

k: độ cứng của lò xo (N/m)

\(\Delta l\): độ biến dạng của lò xo (m)

3. Cơ năng

- Định nghĩa : Cơ năng của một vậtlà tổng động năng và thế năng của vật.

- Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường:

\(W = {W_d} + {W_t} \Leftrightarrow \frac{1}{2}m{v^2} + mgh\)

 -Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi:

\(W = {W_d} + {W_t} \Leftrightarrow \frac{1}{2}m{v^2} + \frac{1}{2}k{\left( {\left| {\Delta l} \right|} \right)^2}\)

-Trong một hệ cô lập cơ năng tại mọi điểm được bảo toàn.

CHƯƠNG V: CHẤT KHÍ 

1. Thuyết động học phân tử 

- Chất khí được cấu tạo từ các phân tử có kích thước rất nhỏ so với khoảng cách giữa chúng.

- Các phân tử khí chuyển động hỗn loạn không ngừng; chuyển động càng nhanh thì nhiệt độ của chất khí càng cao.

- Khi chuyển động hỗn loạn các phân tử khí va chạm vào thành bình gây áp suất lên thành bình.

=> Chất khí trong đó các phân tử được coi là các chất điểm và chỉ tương tác khi va chạm còn khi ở xa nhau thì không tương tác gọi là khí lí tưởng.

+ Số phân tử trong 1 mol một chất bất kỳ: N_A = 6,02.10²³mol^-1 gọi là số Avogadro.

+ Ở điều kiện tiêu chuẩn (nhiệt độ 0⁰C, áp suất 1atm), 1 mol chất khí bất kỳ bao giờ cũng có thể tích 22,4.

+ Số nguyên tử hay phân tử chứa trong một khối lượng chất:

 m: khối lượng chất, : khối lượng mol của chất đó.

2. Quá trình đẳng nhiệt. Định luật Bôilơ-Mariot. 

- Định nghĩa: Là quá trình biến đổi trạng thái mà trong đó nhiệt độ không thay đổi (T = cosnt).

- Định luật: Trong quá trình đẳng nhiệt của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích.\(P \sim \dfrac{1}{V}hayPV = const\)

- Hệ quả:

Gọi: p₁, V₁ là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 1.

       p₂, V₂  là áp suất và thể tích của một lượng khí ở trạng thái 2

Đối với quá trình đẳng nhiệt ta có: \({P_1}{V_1} = {P_2}{V_2}\)

- Đường đẳng nhiệt: đồ thị biểu diễn quá trình đẳng nhiệt gọi là đường đẳng nhiệt. Đường đẳng nhiệt có dạng khác nhau trong các hệ tọa độ khác nhau. Trong hệ trục tọa độ OpV đường đẵng nhiệt là đường hypebol.

3. Quá trình đẳng tích. Định luật Sac-lo. 

- Định nghĩa: Quá trình biến đổi trạng thái khi thể tích không đổi gọi là quá trình đẳng tích.

- Định luật: Trong quá trình đẳng tích của một lượng khí nhất định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối. 

\(\dfrac{p}{T} = const\) hay \(\dfrac{{{p_1}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{{p_2}}}{{{T_2}}}\)

- Đường đẳng tích: Đường đẳng tích là đường biểu diễn sự biến thiên của áp suất theo nhiệt độ khi thể tích không đổi.

4. Phương trình trạng thái khí lý tưởng. Qúa trình đẳng áp.

* Phương trình trạng thái khí lý tưởng: 

- Phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số trạng thái (nhiệt độ, thể tích, áp suất) của một khối khí lý tưởng được gọi là phương trình trạng thái của khí lý tưởng.

- Biểu thức:

\(\dfrac{{pV}}{T} = const\) hay \(\dfrac{{{p_1}{V_1}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{{p_2}{V_2}}}{{{T_2}}}\)

- Phương trình trạng thái áp dụng cho khối khí bất kỳ, sử dụng một trạng thái ở điều kiện tiêu chuẩn:

\(pV = \dfrac{m}{\mu }RT\) với R = 8,31J/(mol.K) là hằng số khí, như nhau đối với mọi chất khí.

* Qúa trình đẳng áp: 

- Định nghĩa: Quá trình biến đổi trạng thái khi áp suất không đổi gọi là quá trình đẳng áp.

- Định luật: Trong quá trình đẳng áp của một lượng khí nhất định, thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

- Biểu thức: 

\(\dfrac{{{V_1}}}{{{T_1}}} = \dfrac{{{V_2}}}{{{T_2}}}\)  hay \(\dfrac{V}{T} = const\)

CHƯƠNG VI: CƠ SỞ NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

1. Nội năng và sự biến thiên nội năng

+ Trong nhiệt động lực học, nội năng của một vật là tổng động năng và thế năng của các phần tử cấu tạo nên vật. Nội năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật: U = f(T, V).

 + Có thể làm thay đổi nội năng bằng các quá trình thực hiện công, truyền nhiệt.

+ Số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình tuyền nhiệt là nhiệt lượng.

+ Nhiệt lượng mà một chất rắn hoặc chất lỏng thu vào hay tỏa ra khi thay đổi nhiệt độ được tính bằng công thức: Q = mcDt.

2. Các nguyên lí của nhiệt động lực học

* Nguyên lí I nhiệt động lực học:

\(\Delta U = A + Q\)

- Quy ước dấu:

+ Q > 0 hệ nhận nhiệt Q; Q < 0 hệ nhả nhiệt \(\left| Q \right|\).

+ A > 0 hệ nhận công A, A < 0 hệ sinh công \(\left| A \right|\).

+ \(\Delta U\) > 0 nội năng tăng, \(\Delta U\) < 0 nội năng giảm.

- Ứng dụng nguyên lý I: Công và nhiệt trong các quá trình:

+ Đẳng tích: \(\Delta A =  - p\Delta V = 0\) nên \(\Delta U = Q\): toàn bộ nhiệt lượng hệ nhận được dùng để làm biến đổi nội năng của hệ.

+ Đẳng nhiệt: \(\Delta U = 0\) nên Q = -A toàn bộ nhiệt hệ nhận được biến thành công mà hệ thực hiện.

+ Đẳng áp: \(A =  - p\Delta V = p({V_1} - {V_2})\) nên \(Q = \Delta U - A\): nhiệt lượng mà hệ nhận được, một phần biến thành công mà hệ thực hiện, một phần làm biến đổi nội năng của hệ.

* Nguyên lý II nhiệt động lực học

+ Nguyên tắc hoạt động: tác nhân nhận nhiệt lượng Q₁ từ nguồn nóng, thực hiện công A đồng thời truyền cho nguồn lạnh một nhiệt lượng Q₂: Q₁ = Q₂ + A

+ Hiệu suất của động cơ nhiệt: 

\(H = \dfrac{A}{{{Q_1}}} = \dfrac{{{Q_1} - {Q_2}}}{{{Q_1}}}\)

Trong đó :

Q₁ : nhiệt lượng cung cấp cho bộ phận phát động (nhiệt lượng toàn phần)

Q₂ : nhiệt lượng tỏa ra (nhiệt lượng vô ích)

A = Q₁ – Q₂ : phần nhiệt lượng chuyển hóa thành công

+ Hiệu suất cực đại (đối với động cơ nhiệt lý tưởng):

\({H_{\max }} = \dfrac{{{T_1} - {T_2}}}{{{T_1}}}\)

CHƯƠNG VII: CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG. SỰ CHUYỂN THỂ

I. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình

+ Chất rắn kết tinh có cấu trúc tinh thể, có dạng hình học và nhiệt độ nóng chảy xác định. Tinh thể là cấu trúc bởi các hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt với nhau bằng những lực tương tác và sắp xếp theo một trật tự hình học không gian xác định gọi là mạng tinh thể, trong đó mỗi hạt luôn luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó.

+ Chất rắn kết tinh có thể là chất đơn tinh thể hoặc chất đa tinh thể. Chất rắn kết tinh có tính dị hướng, còn chất rắn đa tinh thể có tính đẵng hướng.

 + Chất rắn vô định hình không có cấu trúc tinh thể, không có dạng hình học xác định, không có nhiệt độ nóng chảy (hoặc đông đặc) xác định và có tính đẵng hướng.

II. Sự nở vì nhiệt của chất rắn.

1. Sự nở dài

- Sự tăng độ dài của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở dài vì nhiệt.

- Độ nở dài Dl của vật rắn hình trụ đồng chất tỉ lệ với độ tăng nhiệt độ Dt và độ dài ban đầu l_o của vật đó.

 \(\Delta l = l - {l_0} = \alpha {l_0}\Delta t\)

Với \(\alpha \) là hệ số nở dài của vật rắn( K^-1)

Giá trị của a phụ thuộc vào chất liệu của vật rắn.

2. Sự nở khối

- Sự tăng thể tích của vật rắn khi nhiệt độ tăng gọi là sự nở khối.

- Độ nở khối của vật rắn đồng chất đẵng hướng được xác định theo công thức :

\(\Delta V = V - {V_0} = \beta {V_0}\Delta t\) 

Với \(\beta \) là hệ số nở khối, \(\beta \) » 3a và cũng có đơn vị là K^-1.

3. Ứng dụng

- Phải tính toán để khắc phục tác dụng có hại của sự nở vì nhiệt.

- Lợi dụng sự nở vì nhiệt để lồng ghép đai sắt vào các bánh xe, để chế tạo các băng kép dùng làm rơle đóng ngắt điện tự động...

III. Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng. 

1. Lực căng bề mặt

-  Lực căng bề mặt tác dụng lên một đoạn đường nhỏ bất kì trên bề mặt chất lỏng luôn luôn có phương vuông góc với đoạn đường này và tiếp tuyến với bề mặt chất lỏng, có chiều làm giảm diện tích bề mặt của chất lỏng và có độ lớn tỉ lệ thuận với độ dài của đoạn đường đó.  \(f = \sigma l\)

-  Với \(\sigma \) là hệ số căng mặt ngoài, có đơn vị là N/m.

  Hệ số \(\sigma \) phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng: s giảm khi nhiệt độ tăng.

2. Hiện tượng dính ướt và không dính ướt

- Bề mặt chất lỏng ở sát thành bình chứa nó có dạng mặt khum lỏm khi thành bình bị dính ướt và có dạng mặt khum lồi khi thành bình không bị dính ướt.

- Ứng dụng: Hiện tượng mặt vật rắn bị dính ướt chất lỏng được ứng dụng để làm giàu quặng theo phương pháp “tuyển nổi”.

3. Hiện tượng mao dẫn

- Hiện tượng mức chất lỏng ở bên trong các ống có đường kính nhỏ luôn dâng cao hơn, hoặc hạ thấp hơn so với bề mặt chất lỏng ở bên ngoài ống gọi là hiện tượng mao dẫn.

- Các ống trong đó xẩy ra hiện tượng mao dẫn gọi là ống mao dẫn.

  - Hệ số căng mặt ngoài \(\sigma \)càng lớn, đường kính trong của ống càng nhỏ mức chênh lệch chất lỏng trong ống và ngoài ống càng lớn. 

 - Ứng dụng:

     + Các ống mao dẫn trong bộ rễ và thân cây dẫn nước hoà tan khoáng chất lên nuôi cây.

     + Dầu hoả có thể ngấm theo các sợi nhỏ trong bấc đèn đến ngọn bấc để cháy.

VI. Sự chuyển thể. 

1. Sự nóng chảy: Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi là sự nóng chảy.

a. Đặc điểm:

- Mỗi chất rắn kết tinh có một nhiệt độ nóng chảy xác định ở mỗi áp suất cho trước.

- Các chất rắn vô định hình không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

- Đa số các chất rắn, thể tích của chúng sẽ tăng khi nóng chảy và giảm khi đông đặc.

- Nhiệt độ nóng chảy của chất rắn thay đổi phụ thuộc vào áp suất bên ngoài.

b. Nhiệt nóng chảy

- Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho chất rắn trong quá trình nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy : \(Q = \lambda m\)                     

 Với \(\lambda \) là nhiệt nóng chảy riêng phụ thuộc vào bản chất của chất rắn nóng chảy, có đơn vị là J/kg.

c. Ứng dụng: Nung chảy kim loại để đúc các chi tiết máy, đúc tượng, luyện gang thép.

2. Sự bay hơi

- Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí ở bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi.

- Quá trình ngược lại từ thể khí sang thể lỏng gọi là sự ngưng tụ.

- Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kì và luôn kèm theo sự ngưng tụ.

3. Hơi khô và hơi bão hoà

  Xét không gian trên mặt thoáng bên trong bình chất lỏng đậy kín :

- Khi tốc độ bay hơp lớn hơn tốc độ ngưng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi trên bề mặt chất lỏng là hơi khô.

- Khi tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ, hơi ở phía trên mặt chất lỏng là hơi bão hoà có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bão hoà.

- Áp suất hơi bảo hoà không phụ thuộc thể tích và không tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ôt, nó chỉ phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất lỏng.

- Ứng dụng:

+ Sự bay hơi nước từ biển, sông, hồ, … tạo thành mây, sương mù, mưa, làm cho khí hậu điều hoà và cây cối phát triển.

+ Sự bay hơi của nước biển được sử dụng trong ngành sản xuất muối.

+ Sự bay hơi của amôniac, frêôn, … được sử dụng trong kỉ thuật làm lạnh.

4. Sự sôi:  Sự chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra ở cả bên trong và trên bề mặt chất lỏng gọi là sự sôi.

a.Đặc điểm:

- Dưới áp suất chuẩn, mỗi chất lỏng sôi ở một nhiệt độ xác định và không thay đổi.

- Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc vào áp suất chất khí ở phía trên mặt chất lỏng. Áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao.

b. Nhiệt hoá hơi:  Nhiệt lượng Q cần cung cấp cho khối chất lỏng trong khi sôi gọi là nhiệt hoá hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sôi : Q = Lm.

Với L là nhiệt hoá hơi riêng phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng bay hơi(J/kg).

V. ĐỘ ẨM CỦA KHÔNG KHÍ

1. Độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm cực đại

a. Độ ẩm tuyệt đối

-  Độ ẩm tuyệt đối a của không khí là đại lượng được đo bằng khối lượng hơi nước tính ra gam chứa trong 1m³ không khí.

- Đơn vị của độ ẩm tuyệt đối là g/m³.

b. Độ ẩm cực đại

- Độ ẩm cực đại A là độ ẩm tuyệt đối của không khí chứa hơi nước bảo hoà. Giá trị của độ ẩm cực đại A tăng theo nhiệt độ.

  - Đơn vị của độ ẩm cực đại là g/m³.

2. Độ ẩm tỉ đối

- Độ ẩm tỉ đối f của không khí là đại lượng đo bằng tỉ số phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối a và độ ẩm cực đại A của không khí ở cùng nhiệt độ : \(f = \dfrac{a}{A}.100\% \)

hoặc tính gần đúng bằng tỉ số phần trăm giữa áp suất riêng phần p của hơi nước và áp suất p_bh của hơi nước bảo hoà trong không khí ở cùng một nhiệt độ.

\(f = \dfrac{p}{{{p_{bh}}}}.100\% \)

- Không khí càng ẩm thì độ ẩm tỉ đối của nó càng cao.

- Có thể đo độ ẩm của không khí bằng các ẩm kế : ẩm kế tóc, ẩm kế khô – ướt, ẩm kế điểm sương.

3. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí

- Độ ẩm tỉ đối của không khí càng nhỏ, sự bay hơi qua lớp da càng nhanh, thân người càng dễ bị lạnh.

- Độ ẩm tỉ đối cao hơn 80% tạo điều kiện cho cây cối phát triển, nhưng lại lại dễ làm ẩm mốc, hư hỏng các máy móc, dụng cụ...

- Để chống ẩm, người ta phải thực hiện nhiều biện pháp như dùng chất hút ẩm, sấy nóng, thông gió, …