Bài học

Ôn tập tổng hợp — luyện theo cấu trúc đề tốt nghiệp THPT

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em vận dụng linh hoạt cả ba quy luật riêng, phương trình trạng thái và kỹ năng đọc đồ thị đã học trong khoá này để giải một đề tổng hợp theo đúng ba dạng câu hỏi của đề thi tốt nghiệp THPT: trắc nghiệm nhiều lựa chọn, đúng/sai từng ý, và trả lời ngắn.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài ôn tập này không thêm kiến thức mới — toàn bộ nội dung đã được dạy đầy đủ ở năm chương trước: định luật Boyle (Chương 1), quá trình đẳng tích (Chương 2), quá trình đẳng áp (Chương 3), phương trình trạng thái tổng quát (Chương 4) và kỹ năng đọc/chuyển đổi đồ thị (Chương 5). Việc còn lại là luyện phối hợp cả bốn nội dung đó trong một đề bài duy nhất, đúng như cách đề thi thật sẽ kết hợp chúng.

Khởi động

Đề thi tốt nghiệp THPT môn Vật lí từ năm 2025 có ba phần với ba kiểu câu hỏi khác nhau: phần trắc nghiệm 4 lựa chọn quen thuộc, phần đúng/sai (mỗi câu có 4 ý, mỗi ý phải xác định riêng đúng hay sai) và phần trả lời ngắn (tính ra một con số cụ thể, không có lựa chọn sẵn để đoán). Cả ba phần đều có thể hỏi về cùng một chủ đề chất khí — em đã sẵn sàng làm cả ba dạng chưa?

Kiến thức trọng tâm

Khi gặp một đề tổng hợp, quy trình làm bài an toàn nhất gồm năm bước: (1) đọc kỹ đề, liệt kê đủ các giá trị đã cho của $p$ , $V$ , $T$ ở từng trạng thái; (2) xác định đại lượng nào giữ không đổi giữa hai trạng thái đang xét — nếu không có đại lượng nào không đổi, dùng thẳng phương trình trạng thái tổng quát; (3) đổi mọi nhiệt độ sang Kelin trước khi thay số; (4) thay số và tính toán cẩn thận; (5) kiểm tra lại kết quả bằng một suy luận định tính (áp suất/thể tích có tăng/giảm theo đúng chiều vật lí hay không). Cả ba dạng câu hỏi của đề thi tốt nghiệp đều dùng đúng năm bước này — trả lời ngắn chỉ khác ở chỗ không có đáp án sẵn để đối chiếu, nên bước kiểm tra lại càng quan trọng hơn.

Trước khi luyện đề tổng hợp, hãy hệ thống lại bốn công cụ đã học trong một bảng duy nhất. Định luật Boyle ($T$ không đổi): $p_1V_1 = p_2V_2$, đồ thị hyperbol trên p–V. Quá trình đẳng tích ($V$ không đổi): $p_1/T_1 = p_2/T_2$, đồ thị đường xiên qua gốc toạ độ trên p–T. Quá trình đẳng áp ($p$ không đổi): $V_1/T_1 = V_2/T_2$, đồ thị đường xiên qua gốc toạ độ trên V–T. Phương trình trạng thái tổng quát (không đại lượng nào bắt buộc phải không đổi): $p_1V_1/T_1 = p_2V_2/T_2$, dùng được cho mọi bài toán chất khí, kể cả khi phải nối nhiều đoạn quá trình khác loại với nhau trong một chu trình. Khi gặp một đề tổng hợp, quy trình làm bài an toàn nhất gồm năm bước: (1) đọc kỹ đề, liệt kê đủ các giá trị đã cho của $p$, $V$, $T$ ở từng trạng thái; (2) xác định đại lượng nào giữ không đổi giữa hai trạng thái đang xét — nếu không có đại lượng nào không đổi, dùng thẳng phương trình trạng thái tổng quát; (3) đổi mọi nhiệt độ sang Kelin trước khi thay số; (4) thay số và tính toán cẩn thận; (5) kiểm tra lại kết quả bằng một suy luận định tính (áp suất/thể tích có tăng/giảm theo đúng chiều vật lí hay không). Cả ba dạng câu hỏi của đề thi tốt nghiệp đều dùng đúng năm bước này — trả lời ngắn chỉ khác ở chỗ không có đáp án sẵn để đối chiếu, nên bước kiểm tra lại càng quan trọng hơn.

Một điều cần nhớ khi khép lại cả khoá học: cả ba định luật và phương trình trạng thái đều mô tả khí lí tưởng — một mô hình giả định các phân tử khí là chất điểm, không có kích thước và không tương tác với nhau trừ lúc va chạm. Không khí ta hít thở, hơi nước, hay khí trong bình ga đều là khí thực, tuân theo các quy luật này khá chính xác ở áp suất gần khí quyển và nhiệt độ phòng, nhưng sẽ lệch dần khi áp suất rất cao hoặc nhiệt độ rất gần điểm hoá lỏng — đúng như giới hạn đã nêu ở Chương 1 khi bàn về định luật Boyle. Vì lí do đó, đề thi tốt nghiệp THPT luôn cho các bài toán ở điều kiện áp suất và nhiệt độ thông thường (gần một atmotphe, vài trăm Kelvin), nơi mô hình khí lí tưởng vẫn còn rất đáng tin cậy.

Một điều cần nhớ khi khép lại cả khoá học: cả ba định luật và phương trình trạng thái đều mô tả **khí lí tưởng** — một mô hình giả định các phân tử khí là chất điểm, không có kích thước và không tương tác với nhau trừ lúc va chạm. Không khí ta hít thở, hơi nước, hay khí trong bình ga đều là khí thực, tuân theo các quy luật này khá chính xác ở áp suất gần khí quyển và nhiệt độ phòng, nhưng sẽ lệch dần khi áp suất rất cao hoặc nhiệt độ rất gần điểm hoá lỏng — đúng như giới hạn đã nêu ở Chương 1 khi bàn về định luật Boyle. Vì lí do đó, đề thi tốt nghiệp THPT luôn cho các bài toán ở điều kiện áp suất và nhiệt độ thông thường (gần một atmotphe, vài trăm Kelvin), nơi mô hình khí lí tưởng vẫn còn rất đáng tin cậy.

Quy trình này không phải kiến thức mới, chỉ là cách tổ chức lại năm bước đã dùng xuyên suốt khoá học.

Ví dụ

Ôn tập: nén đẳng nhiệt rồi đun nóng đẳng tích

1
Một lượng khí ở trạng thái đầu có $p_1 = 1 \times 10^5$ Pa, $V_1 = 6$ lít, $T_1 = 300$ K. Đầu tiên, nén đẳng nhiệt xuống $V_2 = 2$ lít. Sau đó, giữ nguyên thể tích, đun nóng đẳng tích đến $T_3 = 500$ K. Tính $p_2$ , $p_3$ , và kiểm tra lại bằng phương trình trạng thái nối thẳng trạng thái 1 và trạng thái 3.
Một lượng khí ở trạng thái đầu có $p_1 = 1 \times 10^5$ Pa, $V_1 = 6$ lít, $T_1 = 300$ K. Đầu tiên, nén đẳng nhiệt xuống $V_2 = 2$ lít. Sau đó, giữ nguyên thể tích, đun nóng đẳng tích đến $T_3 = 500$ K. Tính $p_2$, $p_3$, và kiểm tra lại bằng phương trình trạng thái nối thẳng trạng thái 1 và trạng thái 3.
2
$T$ không đổi ( $T_1=T_2=300$ K): $p_2 = p_1V_1/V_2 = 1 \times 10^5 \times 6/2 = 3 \times 10^5$ Pa.
$T$ không đổi ($T_1=T_2=300$K): $p_2 = p_1V_1/V_2 = 1 \times 10^5 \times 6/2 = 3 \times 10^5$ Pa.
3
$V$ không đổi ( $V_2=V_3=2$ lít): $p_3 = p_2 \times T_3/T_2 = 3 \times 10^5 \times 500/300 = 5 \times 10^5$ Pa.
$V$ không đổi ($V_2=V_3=2$ lít): $p_3 = p_2 \times T_3/T_2 = 3 \times 10^5 \times 500/300 = 5 \times 10^5$ Pa.
4
Nối thẳng trạng thái 1 và 3: $p_1V_1/T_1 = 1\times10^5\times6/300 = 2000$ ; $p_3V_3/T_3 = 5\times10^5\times2/500 = 2000$ . Hai giá trị bằng nhau, xác nhận $p_3 = 5 \times 10^5$ Pa là đúng — dù tính qua hai bước riêng hay tính thẳng một bước bằng phương trình trạng thái tổng quát, kết quả luôn khớp nhau.
Nối thẳng trạng thái 1 và 3: $p_1V_1/T_1 = 1\times10^5\times6/300 = 2000$; $p_3V_3/T_3 = 5\times10^5\times2/500 = 2000$. Hai giá trị bằng nhau, xác nhận $p_3 = 5 \times 10^5$ Pa là đúng — dù tính qua hai bước riêng hay tính thẳng một bước bằng phương trình trạng thái tổng quát, kết quả luôn khớp nhau.

Ví dụ

Luyện theo cấu trúc ba phần của đề thi tốt nghiệp THPT (dạng đề thi)

1
Một bình chứa khí có $V=4$ lít không đổi, ban đầu ở $p_1=1{,}0\times10^5$ Pa, $T_1=27^\circ$ C. Bình được đun nóng đến $T_2=127^\circ$ C.
Một bình chứa khí có $V=4$ lít không đổi, ban đầu ở $p_1=1{,}0\times10^5$ Pa, $T_1=27^\circ$C. Bình được đun nóng đến $T_2=127^\circ$C.
2
Câu hỏi: Đây là quá trình gì? Đáp án đúng là đẳng tích, vì thể tích bình không đổi trong khi áp suất và nhiệt độ cùng thay đổi.
3
Xét các phát biểu: (a) Áp suất khí tăng lên — ĐÚNG, vì nhiệt độ tăng ở thể tích không đổi. (b) Đồ thị p theo T của quá trình này là một nhánh hyperbol — SAI, đẳng tích trên trục p–T là đường thẳng qua gốc toạ độ. (c) $T_1=300$ K, $T_2=400$ K — ĐÚNG, theo công thức đổi $T=t+273$ . (d) Áp suất sau khi đun nóng là $p_2 = 1{,}33 \times 10^5$ Pa — ĐÚNG, vì $p_2=p_1T_2/T_1=1{,}0\times10^5\times400/300\approx1{,}33\times10^5$ Pa.
Xét các phát biểu: (a) Áp suất khí tăng lên — ĐÚNG, vì nhiệt độ tăng ở thể tích không đổi. (b) Đồ thị p theo T của quá trình này là một nhánh hyperbol — SAI, đẳng tích trên trục p–T là đường thẳng qua gốc toạ độ. (c) $T_1=300$ K, $T_2=400$ K — ĐÚNG, theo công thức đổi $T=t+273$. (d) Áp suất sau khi đun nóng là $p_2 = 1{,}33 \times 10^5$ Pa — ĐÚNG, vì $p_2=p_1T_2/T_1=1{,}0\times10^5\times400/300\approx1{,}33\times10^5$ Pa.
4
Câu hỏi: Tính áp suất $p_2$ chính xác đến hai chữ số thập phân (đơn vị $\times10^5$ Pa). Đáp số: $p_2 = 1{,}0 \times 400/300 \approx 1{,}33 \times 10^5$ Pa — học sinh phải tự tính ra con số này, không có lựa chọn sẵn để đối chiếu, nên càng cần bước kiểm tra lại bằng suy luận định tính (nhiệt độ tăng $4/3$ lần thì áp suất cũng phải tăng đúng $4/3$ lần).
Câu hỏi: Tính áp suất $p_2$ chính xác đến hai chữ số thập phân (đơn vị $\times10^5$ Pa). Đáp số: $p_2 = 1{,}0 \times 400/300 \approx 1{,}33 \times 10^5$ Pa — học sinh phải tự tính ra con số này, không có lựa chọn sẵn để đối chiếu, nên càng cần bước kiểm tra lại bằng suy luận định tính (nhiệt độ tăng $4/3$ lần thì áp suất cũng phải tăng đúng $4/3$ lần).

Nhìn lại cả khoá học, ba định luật và phương trình trạng thái đều xuất hiện quanh em mỗi ngày: bình xịt để gần bếp lửa nguy hiểm vì quy luật đẳng tích (Chương 2); bóng bay phồng to khi ra nắng vì quy luật đẳng áp (Chương 3); bọt khí phình to khi nổi lên mặt hồ vì định luật Boyle (Chương 1); và khí cầu thời tiết bay lên tầng bình lưu là ví dụ đầy đủ nhất, nơi phải dùng đến phương trình trạng thái tổng quát vì cả ba đại lượng cùng biến đổi (Chương 4). Khi làm một đề tổng hợp, việc đầu tiên luôn là nhận ra bài toán đang thuộc tình huống nào trong bốn tình huống quen thuộc đó, trước khi bắt tay vào tính toán.

Sai lầm thường gặp

Ở dạng đúng/sai, sai lầm phổ biến nhất là vừa thấy MỘT ý đúng đã vội cho cả câu là đúng, trong khi mỗi ý (a), (b), (c), (d) phải được chấm ĐỘC LẬP — ý này đúng không có nghĩa ý kia cũng đúng. Ở dạng trả lời ngắn, sai lầm phổ biến nhất là quên làm tròn đúng theo yêu cầu đề bài (ví dụ đề yêu cầu hai chữ số thập phân nhưng lại nộp đáp số nguyên) — luôn đọc kỹ đơn vị và số chữ số thập phân đề bài đòi hỏi trước khi ghi đáp số cuối cùng.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Bốn công cụ của khoá học: Boyle ( $pV=\text{hằng số}$ , hyperbol trên p–V), đẳng tích ( $p/T=\text{hằng số}$ , đường xiên trên p–T), đẳng áp ( $V/T=\text{hằng số}$ , đường xiên trên V–T), phương trình trạng thái ( $pV/T=\text{hằng số}$ , dùng cho mọi trường hợp). Luôn đổi nhiệt độ sang Kelvin và kiểm tra lại kết quả bằng suy luận định tính, dù đề bài ở dạng trắc nghiệm, đúng/sai hay trả lời ngắn.

Bốn công cụ của khoá học: Boyle ($pV=\text{hằng số}$, hyperbol trên p–V), đẳng tích ($p/T=\text{hằng số}$, đường xiên trên p–T), đẳng áp ($V/T=\text{hằng số}$, đường xiên trên V–T), phương trình trạng thái ($pV/T=\text{hằng số}$, dùng cho mọi trường hợp). Luôn đổi nhiệt độ sang Kelvin và kiểm tra lại kết quả bằng suy luận định tính, dù đề bài ở dạng trắc nghiệm, đúng/sai hay trả lời ngắn.

Khoá học tiếp theo chuyển sang một strand hoàn toàn khác của chương trình Vật lí 12: từ trường và lực từ, mở đầu bằng khái niệm đường sức từ.