Một bơm tay có chiều cao h = 50cm và đường kính d = 5cm, người ta dùng bơm này để đưa không khí vào trong săm xe đạp. Hỏi phải bơm bao nhiêu lâu để đưa vào săm 7 lít không khí có áp suất 5.10 5 N / m 2 . Biết rằng thời gian mỗi lần bơm là 2,5s và áp suất ban đầu của săm bằng áp suất khí quyển bằng 10 5 N / m 2 . Trong quá trình bơm nhiệt độ của không khí là không đổi.
Hãy nhập câu hỏi của bạn vào đây, nếu là tài khoản VIP, bạn sẽ được ưu tiên trả lời.
Gọi v 0 , p 0 là thế tích và áp suất mỗi lần bơm
Thể tích mỗi lần bơm là:
a. Trước khi bơm trong quả bóng không có không khí
b. Trước khi bơm trong quả bóng đã có không khí có áp suất 105N/ m 2
B
Diện tích pittông là s = πR 2 = 3,14. 0 , 02 2 = 1,256. 10 - 3 m 2
Lực tác dụng bàng F = p.s = 1,256. 10 - 3 .2,5. 10 5 = 314N.
Gọi V0 là thể tích mỗi lần bơm
V 0 = S . h = 10.30 = 300 ( c m 3 ) = 0 , 3 ( l )
Mà p = 4p0
Ta có: ( n V 0 ) . p 0 = p . V ⇒ n = p . V p 0 . V 0 = 4.3 0 , 3 = 40 l ầ n
Gọi V 0 , p 0 là thể tích và áp suất mỗi lần bơm
Thể tích mỗi lần bơm là
V 0 = h . S = h . π . d 2 4 = 42. 3 , 14.5 2 4 = 824 , 25 ( c m 3 )
Khi nén vào bóng có thể tích V có áp suất p1 ⇒ ( n . V 0 ) . p 0 = p 1 . V
a. Trước khi bơm trong quả bóng không có không khí p 1 = p = 5.10 5 ( N / m 2 )
⇒ n = p 1 . V p 0 . V 0 = 5.10 5 .3 10 5 .824 , 25.10 − 3 ≈ 18 l ầ n
b. Trước khi bơm trong quả bóng đã có không khí có áp suất 105N/m2
p = p 1 + p 0 ⇒ p 1 = p − p 0 = 5.10 5 − 10 5 = 4.10 5 ( N / m 2 ) ⇒ n = p 1 . V p 0 . V 0 = 4.10 5 .3 10 5 .824 , 25.10 − 3 ≈ 15 l ầ n
Mỗi lần bơm, người ta đưa được vào trong túi cao su một lượng không khí có thể tích
áp suất p 0 = 1 atm.
Khi được bơm vào túi ở áp suất p = 4 atm, lượng không khí này có thể tích V. Vì nhiệt độ không đổi nên:
pV = p 0 V 0 ⇒ V = 0,157. 10 - 3 m 3
Số lần bơm: n = (6,28. 10 - 3 )/(0,157. 10 - 3 ) = 40
Chọn C
Vì giữa các phân tử cao su dùng làm săm có khoảng cách nên các phân tử không khí có thể thoát ra ngoài làm săm xẹp dần.
Do nhiệt độ không khí không đổi, ta áp dụng định luật Bôilơ- Mariôt:
\(p_2V_2=p_1V_1\) (1)
trong đó \(p_2,V_2,p_1,V_1\) lần lượt là áp suất và thể tích của lượng khí có trong quả bóng sau khi bơm 10 lần và trước khi bơm. Vì dung tích của bóng không đổi nên \(V_2=V=2,5\) lít. Lượng khí có sẵn trong bóng và lượng khí bơm thêm vào đều có áp suất 1 at nên \(p_1=a\) at. Thể tích tổng cộng ban đầu của lượng khí đó bằng: \(V_1=10.0,150+2,5=4\) lít
\(\left(150cm^3=0,150lít\right)\). Từ (1) ta có \(p_2=\frac{p_1V_1}{V_2}\)
Thay chữ bằng số ta được : \(p_2=\frac{1.4}{2,5}=1,6\) at
Áp suất không khí bên trong quả bóng sau 10 lần bơm bằng \(1,6\) at.
Do nhiệt độ không khí không đổi, ta áp dụng định luật Bôilơ- Mariôt:
p2V2=p1V1p2V2=p1V1 (1)
trong đó p2,V2,p1,V1p2,V2,p1,V1 lần lượt là áp suất và thể tích của lượng khí có trong quả bóng sau khi bơm 10 lần và trước khi bơm. Vì dung tích của bóng không đổi nên V2=V=2,5V2=V=2,5 lít. Lượng khí có sẵn trong bóng và lượng khí bơm thêm vào đều có áp suất 11 at nên p1=ap1=aat. Thể tích tổng cộng ban đầu của lượng khí đó bằng: V1=10.0,150+2,5=4V1=10.0,150+2,5=4 lit.
(150cm3=0,150150cm3=0,150 lít ). Từ (1) ta có p2=p1V1V2p2=p1V1V2
Thay chữ bằng số ta được : p2=1.42,5=1,6p2=1.42,5=1,6at
Áp suất không khí bên trong quả bóng sau 1010 lần bơm bằng 1,61,6 at.
Thể tích của bơm:
V = s . h = π d 2 4 . h = 3 , 14. h 2 4 .50
= 981 , 25 c m 3
Gọi n là số lần bơm để không khí đưa vào săm có áp suất p 1 và thể tích V 1 .
Ta có: p = p 1 + p 0 hay
p 1 = p − p o = ( 5 − 1 ) 10 5 = 4.10 5 N / m 2 .
Theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt:
n p o V o = p 1 V 1 hay
n = p 1 V 1 p o V o = 4.10 5 .7.10 3 10 5 .981 , 25 ≈ 29 lần.
Cứ 1 lần bơm mất thời gian là 2,5s
⇒ 29 lần bơm mất thời gian là t = 72,5s