Một khối khí chứa trong một xilanh đặt thẳng đứng có pit-tông trọng lượng không đáng kể, diện tích đáy 10 c m 2 , có thể dịch chuyển được. Tính công cần thực hiện để kéo pit-tông lên cao thêm 10 cm. Biết nhiệt độ của khí không đổi, áp suất khí quyển bằng 1 at, và công khí sinh ra trong quá trình này là 7,5 J.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Công do khí sinh ra trong quá trình dãn nở đẳng áp :
A' = p ∆ V. (1)
Do quá trình là đẳng áp nên :
V/T = V 0 / T 0 ⇒ V = V 0 T/ T 0
và ∆ V = V - V 0 = V 0 (T - T 0 )/ T 0 (1)
Từ (1) và (2) dễ dàng tính được : A' = 40,52 J.
Trong (1) và (2) không thấy giá trị của diện tích mặt pit-tông nên công trên không phụ thuộc vào diện tích này
Đáp án: A
Nhiệt độ cuối:
Công chất khí thực hiện được:
A = p.DV = 400 J.
- Khí trong xi lanh bên trái
+ Trạng thái 1: Trước khi đun nóng: p 0 ; V 0 ; T 0 .
+ Trạng thái 2: Sau khi đun nóng: p 1 ; V 1 ; T 1 .
Vì khối lượng khí không đổi nên:
p 0 V 0 / T 0 = pV/T (1)
- Khí trong xi lanh bên phải
+ Trạng thái 1( trước khi làm nguội): p 0 ; V 0 ; T 0
+ Trạng thái 2(sau khi làm nguội): p 2 ; V 1 ; T 2
Khối lượng khí không đổi nên:
p 0 V 0 / T 0 = p 2 V 1 / T 2 (2)
Vì pit-tông cân bằng nên:
Ở trạng thái 1: 2 p a = 2 p 0
Ở trạng thái 2: 2 p 0 = p 1 + p 2 (3)
Sự thay đổi thể tích tương đối của khí trong xi lanh:
x = ( V 0 - V 1 )/ V 0 (4)
Từ (1), (2), (3), (4) suy ra :
a) Phần xi lanh bi nung nóng: \(\frac{P_oV_o}{T_o}=\frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_1V_1}{T_0+\Delta T}\)
Phần xi lanh bị làm lạnh: \(\frac{P_oV_o}{T_o}=\frac{P_2V_2}{T_2}=\frac{P_2V_2}{T_0-\Delta T}\)
Vì P1 = P2 \(\rightarrow\frac{V_1}{V_2}=\frac{T_0+\Delta T}{T_0-\Delta T}\) (1)
Gọi đoạn di chuyển của pit-tông là x, ta có: V1 = (l + x)S và V2 = (l - x)S (2)
Từ (1) và (2) ta có \(\frac{\left(l+x\right)S}{\left(l-x\right)S}=\frac{T_0+\Delta T}{T_0-\Delta T}\rightarrow\) x = \(\frac{l\Delta T}{T_0}\)
b) P2V2 = P0V \(\rightarrow\) P2 = P0V0 /(l - x)S (1)
P1V1 = P0V \(\rightarrow\) P2 = P0V0/(l + x)S (2)
Xét pit-tông: F2 - F1 = ma \(\rightarrow\) (P2 - P1)S = ma (3)
Từ (1), (2), và (3)
\(\left(\frac{P_0V}{S\left(l-r\right)}\right)-\left(\frac{P_0V}{S\left(l+r\right)}\right)S\)= ma \(\rightarrow\) a = 2P0V0x/(l2 – x2)m
Đáp án B.
Ta có: Trạng thái đầu: V 1 = 15 lít; p 1 = 2 atm; T 1 = 27 + 273 = 300 K.
Trạng thái sau: V 2 = 12 lít; p 2 = 3,5 atm; T 2 = ?
Áp dụng phương trình trang thái ta được:
Suy ra t 2 = 420 – 273 = 147 ° C
Đối với phần khí bị nung nóng:
+ Trạng thái đầu: p 1 ; V 1 = lS; T 1 (1)
+ Trạng thái cuối: p 2 ; V 2 = (l + ∆ l)S; T 2 (2)
Đối với phần khí không bị nung nóng:
+ Trạng thái đầu: p 1 ; V 1 = lS; T 1 (1)
+ Trạng thái cuối: p ' 2 ; V ' 2 = (l - ∆ l)S; T ' 2 = T 1 (2)
Ta có:
p 1 V 1 / T 1 = p 2 V 2 / T 2 = p ' 2 V ' 2 / T 1
Vì pit-tông ở trạng thái cân bằng nên p ' 2 = p 2 . Do đó
⇒ T 2 = (l + ∆ l/l - ∆ l). T 1
Vậy phải đun nóng khí ở một bên lên thêm ∆ T độ:
Vì p 1 V 1 / T 1 = p 2 V 2 / T 2 nên:
Thay số vào ta được:
p 2 ≈ 2,14(atm)
Khi kéo pit-tông lên một đoạn h thì áp suất của khí quyển nén lên pit-tông thực hiện công A 1 = p0Sh, đồng thời khí dãn nở sinh công A ' 2 = 7,5 J. Do đó. công ta cần thực hiện trong quá trình này là :
A = A 1 + A 2 = p 0 Sh – A ' 2 = 2,31 J