Người ta thả một vật rắn có khối lượng m1 ở nhiệt độ \({150^ \circ }{\rm{C}}\) vào một bình chứa lượng nước có khối lượng \({m_2}\) ở nhiệt độ \({20^ \circ }{\rm{C}}\). Khi có sự cân bằng nhiệt thì nhiệt độ của nước là \({50^ \circ }{\rm{C}}\). Gọi \({c_1},{c_2}\) lần lượt là nhiệt dung riêng của vật rắn và nhiệt dung riêng của nước. Bỏ qua sự hấp thụ nhiệt của bình và môi trường. Tỉ số đúng là

Phương pháp:

+ Nhớ lại quy ước dấu và định luật I nhiệt động lực học: \({\rm{\Delta }}U = Q + A\).

+ Công của khối khí: \(A = p.{\rm{\Delta }}V\)

Cách giải:

+ Truyền nhiệt lượng cho Q cho khối khí nén \({\rm{Q}} > 0\)

\( \to \) b sai.

+ Độ lớn công của khối khí thực hiện là:

\(\left| A \right| = p{\rm{\Delta }}V = {3.10^5}{.7.10^{ - 3}} = 2100\left( J \right)\)

\( \to \) c đúng.

Áp dụng định luật I nhiệt động lực học:

\({\rm{\Delta }}U = Q + A \Rightarrow  - 1100 = Q - 2100 \Rightarrow Q = 1000\left( J \right)\)

\( \to \) a đúng.

+ Thể tích của khối khí tăng thêm 7,0 lít

Phương pháp:

- Với \(\frac{{pV}}{T} = \) const \( \Rightarrow {T_{{\rm{max\;}}}}\) thì \({({\rm{pV}})_{{\rm{max\;}}}}\) nên trạng thái đó nằm trên đoạn BC.

- Theo đầu bài, \({T_B} = {T_C}\) thì \({T_{{\rm{max\;}}}}\) sẽ ở trung điểm của \(BC\).

- Áp dụng phương trình trạng thái khí tìm \({{\rm{T}}_{{\rm{max\;}}}}\)

Cách giải:

Với \(\frac{{pV}}{T} = \)const\( \Rightarrow {T_{{\rm{max}}}}\) thì \({({\rm{pV}})_{{\rm{max}}}}\) nên trạng thái đó nằm trên đoạn BC.

Theo Talet có:

\({p_c} = 3{p_0}\) và \({T_B} = {T_C} \Rightarrow {p_B}{V_B} = {p_C}{V_C}\)

\( \Rightarrow {p_B}.{V_0} = 3{p_0}.3{V_0} \Rightarrow {p_B} = 9{p_0}\)

Ta có: \({T_B} = {T_C}\) thì \({T_{{\rm{max\;}}}}\) sẽ ở trung điểm của \(BC\)

\( \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{V = \frac{{{V_B} + {V_C}}}{2} = \frac{{{V_0} + 3{V_0}}}{2} = 2{V_0}}\\{p = \frac{{{p_B} + {p_C}}}{2} = \frac{{3{p_0} + 9{p_0}}}{2} = 6{p_0}}\end{array}} \right.\)

Phương trình trạng thái khí:

\(\frac{{pV}}{T} = \frac{{{p_0}{V_0}}}{{{T_0}}} \Rightarrow \frac{{6{p_0}2{V_0}}}{{{T_{{\rm{max}}}}}} = \frac{{{p_0}{V_0}}}{{250}}\)

\( \Rightarrow {T_{{\rm{max\;}}}} = 3000\left( {\rm{K}} \right)\)