Hình sau đây là đồ thị của chu trình biến đổi trong hệ tọa độ (V-T).

Hãy vẽ các đồ thị biểu diễn mỗi chu trình trong các hệ tọa độ còn lại.

Hướng dẫn giải:

a) Đồ thị như hình vẽ.

- Trạng thái (1): \(\left( {{{\rm{p}}_1},\;{{\rm{V}}_1} = 4\ell ,\;{{\rm{T}}_1} = 400\;{\rm{K}}} \right).\)

- Trạng thái (2): \(\left( {{{\rm{p}}_2},\;{{\rm{V}}_2} = 2\;{{\rm{V}}_1} = 8\ell ,\;{{\rm{T}}_2} = {{\rm{T}}_1} = 400\;{\rm{K}}} \right).\)

- Trạng thái (3): \(\left( {{{\rm{p}}_3} = {{\rm{p}}_2},\;{{\rm{V}}_3} = {{\rm{V}}_1} = 4\ell ,\;{{\rm{T}}_3}} \right).\)

b) Tìm nhiệt độ và áp suất thấp nhất trong quá trình biến đổi

Xét quá trình đẳng nhiệt \((1) - (2)\), ta có: \({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {p_2} = \frac{{{p_1}{V_1}}}{{{V_2}}}\)

Với \({{\rm{p}}_1} = \frac{{\rm{m}}}{\mu } \cdot \frac{{{\rm{R}}{{\rm{T}}_1}}}{{\;{{\rm{V}}_1}}} = \frac{1}{4} \cdot \frac{{0,084 \cdot 400}}{4} = 2,1({\rm{atm}}) \Rightarrow {{\rm{p}}_2} = \frac{{2,1 \cdot 4}}{8} = 10,5\) atm = p_min.

Xét quá trình đẳng áp (2) - (3), ta có:

$\frac{{\text{V}}_3}{ {\text{V}}_2}=\frac{{\text{T}}_3}{ {\text{T}}_2}\Rightarrow {\text{T}}_3=\frac{{\text{V}}_3}{ {\text{V}}_2}\cdot {\text{T}}_2=\frac{4}{8}\cdot 400=200 {\text{K hay t}}_3=-{73}^{°}\text{C}$= t_min.

Vậy: Nhiệt độ và áp suất thấp nhất trong quá trình biến đổi là 1,05 atm và $-{73}^{°}\text{C}.$

Hướng dẫn giải:

Các trạng thái khí:

- Trạng thái 1: \({{\rm{p}}_1},\;{{\rm{V}}_1} = 4,2\ell ,\;{{\rm{T}}_1} = 27 + 273 = 300\;{\rm{K}} \Rightarrow {{\rm{p}}_1} = \frac{{\rm{m}}}{\mu }\frac{{{\rm{R}}{{\rm{T}}_1}}}{{\;{{\rm{V}}_1}}} = \frac{1}{4} \cdot \frac{{0,084 \cdot 300}}{{4,2}} = 1,5\) atm

- Trạng thái 2: \({{\rm{p}}_2} = {{\rm{p}}_1},\;{{\rm{V}}_2} = 6,3\;\ell ,\;{{\rm{T}}_2}\).

- Trạng thái 3: \({{\rm{p}}_3},\;{{\rm{V}}_3},\;{{\rm{T}}_3} = {{\rm{T}}_2}\).

- Trạng thái 4: \({{\rm{p}}_4} = {{\rm{p}}_1};{{\rm{V}}_4} = {{\rm{V}}_3} = {{\rm{V}}_1};{{\rm{T}}_4} = {{\rm{T}}_1}\).

Quá trình (1)-(2): (Đẳng áp): \[{{\rm{T}}_2} = \frac{{{{\rm{V}}_2}}}{{\;{{\rm{V}}_1}}} \cdot {{\rm{T}}_1} = \frac{{6,3}}{{4,2}} \cdot 300 = 450\;{\rm{K}}\]

Quá trình (2)-(3): (Đẳng nhiệt): \({{\rm{p}}_3} = \frac{{{{\rm{V}}_2}}}{{\;{{\rm{V}}_3}}} \cdot {{\rm{p}}_2} = \frac{{6,3}}{{4,2}} \cdot 1,5 = 2,25\) atm.

Quá trình (3)-(4): (Đẳng tích): \({{\rm{V}}_4} = {{\rm{V}}_3} = {{\rm{V}}_1} = 4,2\;{\rm{L}}((4) \equiv (1))\)