Một chiếc xe tải vượt qua sa mạc Atacama. Chuyến đi bắt đầu vào sáng sớm khi nhiệt độ là \({5^ \circ }{\rm{C}}\). Đến giữa trưa, nhiệt độ tăng lên đến \({45^ \circ }{\rm{C}}\). Coi khí trong lốp xe có nhiệt độ như ngoài trời. Độ tăng động năng tịnh tiến trung bình của một phân tử khí do sự gia tăng nhiệt độ này có giá trị là  \(x{.10^{ - 22}}{\rm{\;J}}\). Giá trị của \(x\) bằng bao nhiêu? (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần trăm).

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:

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

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