PHẦN II: CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI

 Một nhóm học sinh thực hiện thí nghiệm đo nhiệt nóng chảy riêng của nước đá. Bộ thí nghiệm gồm: biến áp nguồn, bộ đo công suất (oát kế) có tích hợp chức năng đo thời gian, nhiệt kế điện tử có thang đo từ \( - {20^ \circ }{\rm{C}}\) đến \({110^ \circ }{\rm{C}}\), độ phân giải \( \pm {0,1^ \circ }{\rm{C}}\), nhiệt lượng kế, cân điện tử, các dây nối. Ban đầu, nhóm cho một viên nước đá và một ít nước lạnh vào bình nhiệt lượng kế, cắm nhiệt kế vào bình, khuấy đều hỗn hợp cho đến khi nhiệt kế chỉ \({0^ \circ }C\). Lấy viên nước đá ra cân thì số chỉ của cân là \(22,80{\rm{\;g}}\). Sau đó, bỏ viên đá vào lại nhiệt lượng kế, sao cho toàn bộ điện trở chìm trong hỗn hợp nước và nước đá, bật công tắc nguồn, khuấy nhẹ, ghi lại số chỉ của bộ đo công suất và thời gian sau các khoảng 60 giây vào bảng. Khi thời gian là 300 giây, lấy viên đá ra cân thì số chỉ của cân là \(10,58{\rm{\;g}}\).

Thời gian (s)	Công suất (W)	Nhiệt độ \(\left( {{\;^ \circ }{\rm{C}}} \right)\)
60	14,05	0
120	14,06	0
180	14,00	0
240	14,02	0
300	13,98	0

a) Trong quá trình nước đá tan, nhiệt độ hỗn hợp không đổi.

b) Trong quá trình nước đá tan, nội năng của hỗn hợp tăng lên.

c) Thực tế, trong quá trình nước đá tan, hỗn hợp nước và nước đá tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh.

d) Từ bảng số liệu của nhóm, tính được nhiệt nóng chảy riêng trung bình của nước đá là \({3,44.10^3}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\).

Phương pháp:

a) Lực tối thiểu để nâng khoang lên khỏi mặt đất có độ lớn bằng trọng lượng của khinh khí cầu

b) Sử dụng lý thuyết sự nổi của vật

c, d) Phương trình Clapeyron: \({\rm{pV}} = {\rm{nRT}}\)

Cách giải:

a) Trọng lượng của khí cầu là:

\(P = mg = 450.9,8 = 4410\left( N \right)\)

Lực tối thiểu để nâng khoang lên khỏi mặt đất có độ lớn bằng trọng lượng của khinh khí cầu: 4410N

\( \to \) a đúng

b) Khinh khí cầu bay lên được là do khối lượng riêng của khí trong khí cầu nhỏ hơn của khí quyển

\( \to \) b đúng

c) Áp dụng phương trình Clapeyron, ta có:

\(pV = nRT \Rightarrow n = \frac{{pV}}{{RT}} = \frac{{{{1,03.10}^5}{{.3.10}^3}}}{{8,31.\left( {25 + 273} \right)}} \approx 124779\left( {{\rm{mol}}} \right)\)

\( \to \) c sai

d) Xét lượng khí bên trong khí cầu ban đầu ở \({25^ \circ }{\rm{C}}\)

Khối lượng riêng của không khí là:

\({\rho _{kk}} = \frac{{{m_1}}}{V} = \frac{{{n_1}{\mu _{kk}}}}{V} \Rightarrow {\mu _{kk}} = \frac{{{\rho _{kk}}.V}}{{{n_1}}} = \frac{{{\rho _{kk}}R{T_1}}}{p}\)

Khi nung nóng khí cầu, để khí cầu rời khỏi mặt đất, ta có khối lượng riêng của khí cầu:

\(\rho  = {\rho _{kk}} \Rightarrow \frac{{{m_k} + m}}{V} = {\rho _{kk}}\)

\( \Rightarrow \frac{{{m_k} + 450}}{{{{3.10}^3}}} = 1,29 \Rightarrow {m_k} = 3420\left( {{\rm{kg}}} \right)\)

\( \Rightarrow {n_k} = \frac{{{m_k}}}{{{\mu _{kk}}}} = \frac{{{m_k}.p}}{{{\rho _{kk}}RT}}\)

Áp dụng phương trình Clapeyron, ta có:

\(pV = {n_k}R{T_k} \Rightarrow \frac{{{m_k}.p}}{{{\rho _{kk}}RT}}.R{T_k} = \frac{{{m_k}p{T_k}}}{{T{\rho _{kk}}}}\)

\( \Rightarrow {T_k} = \frac{{V{\rho _{kk}}T}}{{{m_k}}} = \frac{{{{3.10}^3}.1,29.\left( {25 + 273} \right)}}{{3420}}\)

\( \Rightarrow {T_k} \approx 337,2{\rm{\;K}} \Rightarrow {t_k} = 337,2 - 273 = {64,2^ \circ }{\rm{C}}\)

Phương pháp:

Tổng thể tích của nước và túi khí không đổi

Nhiệt độ của bóng của khí không đổi, áp dụng công thức định luật Boyle: \({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2}\)

Cách giải:

a) Khi nước bơm vào bình, thể tích của nước tăng, thể tích của bóng khí giảm, áp suất trong bóng khí tăng

\( \to \) a đúng

b) Bóng khí kín, số phân tử khí không đổi

\( \to \) b sai

c) Khi nước trong bình là 9 lít, thể tích của bóng khí là:

\({V_2} = 12 - 9 = 3\) (lít\()\)

Xét lượng khí trong bóng không đổi

Trạng thái 1 khi bình không chứa nước: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_1} = 120{\rm{kPa}}}\\{{V_1} = 12{\rm{\;}}lần {\rm{\;}}}\end{array}} \right.\)

Trạng thái 2 khi bình chứa 9 lít nước: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_2}}\\{{V_2} = 3{\rm{\;}}lần }\end{array}} \right.\)

Áp dụng công thức định luật Boyle, ta có:

\({p_1}{V_1} = {p_2}{V_2} \Rightarrow {p_2} = {p_1}\frac{{{V_1}}}{{{V_2}}} = 120.\frac{{12}}{3} = 480\left( {{\rm{kPa}}} \right)\)

\( \to \) c sai

Áp dụng công thức định luật Boyle, ta có:

\({p_1}{V_1} = {p_3}{V_3} \Rightarrow {p_3} = {p_1}\frac{{{V_1}}}{{{V_3}}} = 120.\frac{{12}}{6} = 240\left( {{\rm{kPa}}} \right)\)

Vậy khi áp suất bằng 240 kPa thì rơ le đóng mạch để cung cấp nước trở lại

Xét lượng khí thoát ra có số mol là \({n_2}\), số mol khí ban đầu là \({n_1}\)

Áp dụng phương trình Clapeyron cho khí trước và sau khi xả khi áp suất đạt giá trị 240 kPa :

\({p_3}{V_3} = {n_1}RT\)

\({p_3}{V_4} = {n_2}RT\)

\( \Rightarrow \frac{{{n_2}}}{{{n_1}}} = \frac{{{V_4}}}{{{V_3}}} = \frac{{12 - 7,2}}{6} = 0,8\)

\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}n = {n_1} - {n_2} = 0,2{n_1} = {n_1}.20{\rm{\% }}\)

\( \to \) d đúng