Một nhóm học sinh sử dụng bộ thí nghiệm như hình bên để tìm hiểu mối liên hệ giữa áp suất, thể tích và nhiệt độ tuyệt đối của một lượng khí xác định.

 

     a) Với bộ dụng cụ này, người ta có thể làm thí nghiệm kiểm chứng phương trình trạng thái của một lượng khí lý tưởng không đổi bằng phương trình \(\frac{{pV}}{T}\) = hằng số vì có thể đo đồng thời độ lớn của áp suất p, thể tích V và nhiệt độ tuyệt đối T.

     b) Thực tế khi thí nghiệm trên tiến hành với một lượng khí xác định, thì mỗi lần thí nghiệm hằng số \(\frac{{pV}}{T}\) có giá trị khác nhau. Sự khác biệt này có thể do sai số trong quá trình đo và khí dùng trong thí nghiệm không phải là khí lý tưởng.

     c) Nếu thí nghiệm trên sử dụng khí lý tưởng. Lần thứ nhất đo ở nhiệt độ phòng \({27^ \circ }{\rm{C}}\), giữ Pittong để tổng thể tích khí là 1,0 lít thì áp suất áp kế chỉ 101325 Pa. Nếu đun nước nóng đến \({80^ \circ }{\rm{C}}\), giảm thể tích khí xuống 0,8 lít thì số chỉ của áp kế là 205510 Pa.

     d) (1) là nhiệt kế, (2) là xilanh.

Một ống thuỷ tinh hình trụ tiết diện \(S\) một đầu kín một đầu hở, được nhúng thẳng đứng vào chậu nước (trọng lượng riêng của nước là \(d = {10^4}{\rm{\;N/}}{{\rm{m}}^2}\)) sao cho miệng ống ở dưới, đầu kín bằng với mặt thoáng chất lỏng hình (a). Coi khí trong ống là khí lý tưởng. Nhiệt độ cột không khí trong ống là \({27^ \circ }{\rm{C}}\), chiều cao cột không khí là \({h_0} = 20{\rm{\;cm}}\). Áp suất khí quyển là \({p_0} = {9,8.10^4}{\rm{\;N/}}{{\rm{m}}^2}\).

     a) Áp suất của khối khí trong ống khi nhúng vào trong chậu nước hình (a) là \({10^5}{\rm{\;N}}/{{\rm{m}}^2}\).

     b) Giữ nguyên ống ở vị trí như hình (b). Để mực nước trong và ngoài ống ngang nhau thì phải tăng nhiệt độ của không khí trong ống lên \({168^ \circ }{\rm{C}}\).

     c) Xem nhiệt độ không đổi. Khi kéo ống lên sao cho phần ống nằm phía trên mặt nước hình (b) dài 30 cm thì mực nước trong và ngoài ống chênh lệch nhau \(x = 10{\rm{\;cm}}\).

     d) Áp suất của khối khí trong ống luôn bằng áp suất do cột nước gây ra.

PHẦN II: CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI

Thả một quả cầu bằng thép có khối lượng \({{\rm{m}}_1} = 2{\rm{\;kg}}\) được nung tới nhiệt độ \({600^ \circ }{\rm{C}}\) vào một hỗn hợp nước và nước đá ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\). Biết khối lượng tổng cộng của nước và nước đá là \({{\rm{m}}_2} = 2{\rm{\;kg}}\) và nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp là \({50^ \circ }{\rm{C}}\). Cho biết nhiệt dung riêng của thép và nước là \({{\rm{c}}_1} = 460{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}{\rm{.K}}\); \({{\rm{c}}_2} = 4200\) \({\rm{J}}/{\rm{kg}}.{\rm{K}}\); nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là \(\lambda  = {3,4.10^5}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\), nhiệt hoá hơi riêng của nước \({\rm{L}} = {2,3.10^6}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường.

a) Nhiệt lượng do quả cầu thép toả ra khi hạ nhiệt độ từ \({600^ \circ }{\rm{C}}\) xuống \({50^ \circ }{\rm{C}}\) là 506000 J.

b) Khối lượng nước đá có trong hỗn hợp xấp xỉ bằng 253 g.

c) Thực tế trong quá trình trên có một lớp nước tiếp xúc với quả cầu bị hoá hơi nên nhiệt độ cuối cùng của hỗn hợp chỉ là \({48^ \circ }{\rm{C}}\). Lượng nước đã hoá thành hơi có khối lượng xấp xỉ \(40,8{\rm{\;g}}\).

d) Nhiệt lượng nước đá nhận để tăng nhiệt độ từ \({0^ \circ }{\rm{C}}\) lên \({50^ \circ }{\rm{C}}\) đúng bằng nhiệt lượng do quả cầu toả ra bằng 506000 J.

Hai lít nước được đun trong một chiếc bình đun nước có công suất 500 W. Một phần nhiệt tỏa ra môi trường xung quanh. Sự phụ thuộc của công suất tỏa nhiệt ra môi trường theo thời gian đun được biểu diễn trên đồ thị như hình vẽ. Nhiệt độ ban đầu của nước là \({20^ \circ }{\rm{C}}\). Sau thời gian bao nhiêu giây thì nước trong bình có nhiệt độ là \({30^ \circ }{\rm{C}}\). Cho nhiệt dung riêng của nước là \(c = 4200{\rm{\;J/kg}}{\rm{.K}}\). Kết quả làm tròn đến phần nguyên.

Có thể sử dụng bộ thí nghiệm như hình bên để đo nhiệt dung riêng của chất lỏng. Cho biết khối lượng nước trong bình là \({{\rm{m}}_{\rm{n}}} = 150,0{\rm{\;g}}\), cường độ dòng điện chạy qua dây điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu sợi dây điện trở coi như không thay đổi, lần lượt là \({\rm{I}} = 2,5{\rm{\;A}}\) và \({\rm{U}} = 1,6{\rm{\;V}}\). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt của hệ với que khuấy, với bình nhiệt lượng kế và môi trường. Điện trở của nhiệt lượng kể luôn không đổi.

     a) Với giá trị thu được ở bảng bên, công thức nhiệt dung riêng của nước là \(c = \frac{{UIt}}{{{m_n}\left( {T - {T_0}} \right)}},\) m đo bằng kg, \(t\) đo bằng \(s\).

     b) Trình tự thí nghiệm: Nối Wall kế với biến áp nguồn và nhiệt lượng kế. Giữ nguyên điện áp nguồn; Ghi giá trị các thời điểm mà nhiệt kế tăng thêm \(1{\rm{\;K}},2{\rm{\;K}},3{\rm{\;K}}\); Lặp lại các thao tác.

     c) Giá trị trung bình của nhiệt dung chất lỏng đo được là \({{\rm{c}}_{\rm{n}}} = 4640,00{\rm{\;J/}}\left( {{\rm{kg}}.{\rm{K}}} \right)\).

     d) Điện năng tiêu thụ trong lần đo thứ nhất là 884 J.

Một phương pháp điều trị được đề xuất cho người bị đột quỵ là ngâm mình trong bồn nước đá ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\) để hạ nhiệt độ cơ thể, ngăn ngừa tổn thương não. Trong một loạt thử nghiệm, bệnh nhân được làm mát cho đến khi nhiệt độ bên trong của cơ thể họ hạ tới \({32^ \circ }{\rm{C}}\). Để điều trị cho một bệnh nhân nặng 70,0 kg, lượng đá tối thiểu ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\) cần cho vào bồn tắm là bao nhiêu kilôgam để nhiệt độ của bồn duy trì ở \({0^ \circ }{\rm{C}}\)? Biết nhiệt dung riêng của cơ thể người là \(3480{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}{\rm{.K}}\); nhiệt nóng chảy riêng của nước đá là \({334.10^3}{\rm{\;J}}/{\rm{kg}}\) và nhiệt độ cơ thể bệnh nhân trước khi ngâm mình trong bồn là \({37^ \circ }{\rm{C}}\). Bỏ qua sự trao đổi nhiệt với bồn chứa và môi trường. Kết quả làm tròn đến hai chữ số thập phân sau dấu phẩy theo quy tắc làm tròn số.