Một mol khí Helium chứa trong một xilanh đậy kín bởi một pittong (pittong có thể dịch chuyển không ma sát). Khối khí thực hiện quá trình biến đổi trạng thái từ \(\left( 1 \right) \to \left( 2 \right) \to \left( 3 \right)\) theo đồ thị hình bên. Biết rằng trạng thái (1), khối khí có thể tích \({10.10^{ - 3}}{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}\) và áp suất \({6.10^5}{\rm{\;Pa}}\). Ở trạng thái (2), khối khí có thể tích \({30.10^{ - 3}}{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}\) và áp suất \({2.10^5}{\rm{\;Pa}}\).

     a) Quá trình từ (1) đến (2) là quá trình đẳng nhiệt.

     b) Quá trình từ (2) đến (3) là quá trình đẳng áp.

     c) Nhiệt độ ở trạng thái (2) của khối khí xấp xỉ bằng 722 K.

     d) Công mà khối khí nhận được trong quá trình biến đổi trạng thái (2) \( \to \) (3) xấp xỉ 5933 J.

Phương pháp:

Nhiệt lượng: \(Q = mc{\rm{\Delta }}t\)

Nhiệt hóa hơi: Q = L.m

Nhiệt nóng chảy: \(Q = \lambda .m\)

Phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{thu}} = {Q_{{\rm{toa\;}}}}\)

Cách giải:

Nhiệt lượng mà nhiệt lượng kế bằng nhôm thu vào là:

\({Q_1} = {m_{nl}}.{c_{nl}}.\left( {0 - {t_1}} \right) = 300.0,88.5 = 1320\left( J \right)\)

Nhiệt lượng mà nhiệt lượng nước đá thu vào để tăng lên nhiệt độ \({0^ \circ }{\rm{C}}\) là:

\({Q_2} = {m_d}.{c_d}.\left( {0 - {t_1}} \right) = {m_d}.2,09.5\left( J \right)\)

Nhiệt lượng mà nhiệt lượng nước đá thu vào để nóng chảy ở nhiệt độ \({0^ \circ }{\rm{C}}\) là:

\({Q_3} = {m_d}.\lambda  = 334{m_d}\)

Nhiệt lượng mà nước đá và nhiệt lượng kế thu vào để tăng từ \({0^ \circ }{\rm{C}}\) lên \({25^ \circ }{\rm{C}}\) là:

\({Q_4} = \left( {{m_d}.4,19 + 300.0,88} \right).25\)

Tổng nhiệt lượng thu vào là:

\({Q_{thu}} = 7920 + 449,2{m_d}\)

Nhiệt lượng hóa hơi của hơi nước là:

\({Q_{hh}} = {m_{hn}}{.2,26.10^{ - 3}}\)

Nhiệt lượng mà hơi nước tỏa ra là:

\(Q' = {m_{hn}}.4,19.\left( {100 - 25} \right) = 314,25{m_{hn}}\)

Tổng nhiệt lượng tỏa ra là: \({Q_{{\rm{toa\;}}}} = 2574,25{m_{hn}}\)

Phương trình cân bằng nhiệt: \({Q_{thu}} = {Q_{{\rm{toa\;}}}}\)

\(7920 + 449,2{m_d} = 2574,25{m_{hn}}\) (1)

Mà \({m_{hn}} + {m_d} = 500\) (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình

\(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{2574,25{m_{hn}} - 449,2{m_d} = 7920}\\{{m_{hn}} + {m_d} = 500}\end{array} \Rightarrow \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{m_{hn}} \approx 77\left( {\rm{g}} \right)}\\{{m_d} \approx 423,1\left( {\rm{g}} \right)}\end{array}} \right.} \right.\)

\( \Rightarrow {m_d} - 2{m_{hn}} = 269,1\left( {\rm{g}} \right)\)

Chọn A.